OSDN Git Service

2012-03-27 Richard Guenther <rguenther@suse.de>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / loop-invariant.c
1 /* RTL-level loop invariant motion.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* This implements the loop invariant motion pass.  It is very simple
22    (no calls, no loads/stores, etc.).  This should be sufficient to cleanup
23    things like address arithmetics -- other more complicated invariants should
24    be eliminated on GIMPLE either in tree-ssa-loop-im.c or in tree-ssa-pre.c.
25
26    We proceed loop by loop -- it is simpler than trying to handle things
27    globally and should not lose much.  First we inspect all sets inside loop
28    and create a dependency graph on insns (saying "to move this insn, you must
29    also move the following insns").
30
31    We then need to determine what to move.  We estimate the number of registers
32    used and move as many invariants as possible while we still have enough free
33    registers.  We prefer the expensive invariants.
34
35    Then we move the selected invariants out of the loop, creating a new
36    temporaries for them if necessary.  */
37
38 #include "config.h"
39 #include "system.h"
40 #include "coretypes.h"
41 #include "tm.h"
42 #include "hard-reg-set.h"
43 #include "rtl.h"
44 #include "tm_p.h"
45 #include "obstack.h"
46 #include "basic-block.h"
47 #include "cfgloop.h"
48 #include "expr.h"
49 #include "recog.h"
50 #include "output.h"
51 #include "function.h"
52 #include "flags.h"
53 #include "df.h"
54 #include "hashtab.h"
55 #include "except.h"
56 #include "params.h"
57 #include "regs.h"
58 #include "ira.h"
59
60 /* The data stored for the loop.  */
61
62 struct loop_data
63 {
64   struct loop *outermost_exit;  /* The outermost exit of the loop.  */
65   bool has_call;                /* True if the loop contains a call.  */
66   /* Maximal register pressure inside loop for given register class
67      (defined only for the pressure classes).  */
68   int max_reg_pressure[N_REG_CLASSES];
69   /* Loop regs referenced and live pseudo-registers.  */
70   bitmap_head regs_ref;
71   bitmap_head regs_live;
72 };
73
74 #define LOOP_DATA(LOOP) ((struct loop_data *) (LOOP)->aux)
75
76 /* The description of an use.  */
77
78 struct use
79 {
80   rtx *pos;                     /* Position of the use.  */
81   rtx insn;                     /* The insn in that the use occurs.  */
82   unsigned addr_use_p;          /* Whether the use occurs in an address.  */
83   struct use *next;             /* Next use in the list.  */
84 };
85
86 /* The description of a def.  */
87
88 struct def
89 {
90   struct use *uses;             /* The list of uses that are uniquely reached
91                                    by it.  */
92   unsigned n_uses;              /* Number of such uses.  */
93   unsigned n_addr_uses;         /* Number of uses in addresses.  */
94   unsigned invno;               /* The corresponding invariant.  */
95 };
96
97 /* The data stored for each invariant.  */
98
99 struct invariant
100 {
101   /* The number of the invariant.  */
102   unsigned invno;
103
104   /* The number of the invariant with the same value.  */
105   unsigned eqto;
106
107   /* If we moved the invariant out of the loop, the register that contains its
108      value.  */
109   rtx reg;
110
111   /* If we moved the invariant out of the loop, the original regno
112      that contained its value.  */
113   int orig_regno;
114
115   /* The definition of the invariant.  */
116   struct def *def;
117
118   /* The insn in that it is defined.  */
119   rtx insn;
120
121   /* Whether it is always executed.  */
122   bool always_executed;
123
124   /* Whether to move the invariant.  */
125   bool move;
126
127   /* Whether the invariant is cheap when used as an address.  */
128   bool cheap_address;
129
130   /* Cost of the invariant.  */
131   unsigned cost;
132
133   /* The invariants it depends on.  */
134   bitmap depends_on;
135
136   /* Used for detecting already visited invariants during determining
137      costs of movements.  */
138   unsigned stamp;
139 };
140
141 /* Currently processed loop.  */
142 static struct loop *curr_loop;
143
144 /* Table of invariants indexed by the df_ref uid field.  */
145
146 static unsigned int invariant_table_size = 0;
147 static struct invariant ** invariant_table;
148
149 /* Entry for hash table of invariant expressions.  */
150
151 struct invariant_expr_entry
152 {
153   /* The invariant.  */
154   struct invariant *inv;
155
156   /* Its value.  */
157   rtx expr;
158
159   /* Its mode.  */
160   enum machine_mode mode;
161
162   /* Its hash.  */
163   hashval_t hash;
164 };
165
166 /* The actual stamp for marking already visited invariants during determining
167    costs of movements.  */
168
169 static unsigned actual_stamp;
170
171 typedef struct invariant *invariant_p;
172
173 DEF_VEC_P(invariant_p);
174 DEF_VEC_ALLOC_P(invariant_p, heap);
175
176 /* The invariants.  */
177
178 static VEC(invariant_p,heap) *invariants;
179
180 /* Check the size of the invariant table and realloc if necessary.  */
181
182 static void
183 check_invariant_table_size (void)
184 {
185   if (invariant_table_size < DF_DEFS_TABLE_SIZE())
186     {
187       unsigned int new_size = DF_DEFS_TABLE_SIZE () + (DF_DEFS_TABLE_SIZE () / 4);
188       invariant_table = XRESIZEVEC (struct invariant *, invariant_table, new_size);
189       memset (&invariant_table[invariant_table_size], 0,
190               (new_size - invariant_table_size) * sizeof (struct rtx_iv *));
191       invariant_table_size = new_size;
192     }
193 }
194
195 /* Test for possibility of invariantness of X.  */
196
197 static bool
198 check_maybe_invariant (rtx x)
199 {
200   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
201   int i, j;
202   const char *fmt;
203
204   switch (code)
205     {
206     case CONST_INT:
207     case CONST_DOUBLE:
208     case CONST_FIXED:
209     case SYMBOL_REF:
210     case CONST:
211     case LABEL_REF:
212       return true;
213
214     case PC:
215     case CC0:
216     case UNSPEC_VOLATILE:
217     case CALL:
218       return false;
219
220     case REG:
221       return true;
222
223     case MEM:
224       /* Load/store motion is done elsewhere.  ??? Perhaps also add it here?
225          It should not be hard, and might be faster than "elsewhere".  */
226
227       /* Just handle the most trivial case where we load from an unchanging
228          location (most importantly, pic tables).  */
229       if (MEM_READONLY_P (x) && !MEM_VOLATILE_P (x))
230         break;
231
232       return false;
233
234     case ASM_OPERANDS:
235       /* Don't mess with insns declared volatile.  */
236       if (MEM_VOLATILE_P (x))
237         return false;
238       break;
239
240     default:
241       break;
242     }
243
244   fmt = GET_RTX_FORMAT (code);
245   for (i = GET_RTX_LENGTH (code) - 1; i >= 0; i--)
246     {
247       if (fmt[i] == 'e')
248         {
249           if (!check_maybe_invariant (XEXP (x, i)))
250             return false;
251         }
252       else if (fmt[i] == 'E')
253         {
254           for (j = 0; j < XVECLEN (x, i); j++)
255             if (!check_maybe_invariant (XVECEXP (x, i, j)))
256               return false;
257         }
258     }
259
260   return true;
261 }
262
263 /* Returns the invariant definition for USE, or NULL if USE is not
264    invariant.  */
265
266 static struct invariant *
267 invariant_for_use (df_ref use)
268 {
269   struct df_link *defs;
270   df_ref def;
271   basic_block bb = DF_REF_BB (use), def_bb;
272
273   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_READ_WRITE)
274     return NULL;
275
276   defs = DF_REF_CHAIN (use);
277   if (!defs || defs->next)
278     return NULL;
279   def = defs->ref;
280   check_invariant_table_size ();
281   if (!invariant_table[DF_REF_ID(def)])
282     return NULL;
283
284   def_bb = DF_REF_BB (def);
285   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, def_bb))
286     return NULL;
287   return invariant_table[DF_REF_ID(def)];
288 }
289
290 /* Computes hash value for invariant expression X in INSN.  */
291
292 static hashval_t
293 hash_invariant_expr_1 (rtx insn, rtx x)
294 {
295   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
296   int i, j;
297   const char *fmt;
298   hashval_t val = code;
299   int do_not_record_p;
300   df_ref use;
301   struct invariant *inv;
302
303   switch (code)
304     {
305     case CONST_INT:
306     case CONST_DOUBLE:
307     case CONST_FIXED:
308     case SYMBOL_REF:
309     case CONST:
310     case LABEL_REF:
311       return hash_rtx (x, GET_MODE (x), &do_not_record_p, NULL, false);
312
313     case REG:
314       use = df_find_use (insn, x);
315       if (!use)
316         return hash_rtx (x, GET_MODE (x), &do_not_record_p, NULL, false);
317       inv = invariant_for_use (use);
318       if (!inv)
319         return hash_rtx (x, GET_MODE (x), &do_not_record_p, NULL, false);
320
321       gcc_assert (inv->eqto != ~0u);
322       return inv->eqto;
323
324     default:
325       break;
326     }
327
328   fmt = GET_RTX_FORMAT (code);
329   for (i = GET_RTX_LENGTH (code) - 1; i >= 0; i--)
330     {
331       if (fmt[i] == 'e')
332         val ^= hash_invariant_expr_1 (insn, XEXP (x, i));
333       else if (fmt[i] == 'E')
334         {
335           for (j = 0; j < XVECLEN (x, i); j++)
336             val ^= hash_invariant_expr_1 (insn, XVECEXP (x, i, j));
337         }
338       else if (fmt[i] == 'i' || fmt[i] == 'n')
339         val ^= XINT (x, i);
340     }
341
342   return val;
343 }
344
345 /* Returns true if the invariant expressions E1 and E2 used in insns INSN1
346    and INSN2 have always the same value.  */
347
348 static bool
349 invariant_expr_equal_p (rtx insn1, rtx e1, rtx insn2, rtx e2)
350 {
351   enum rtx_code code = GET_CODE (e1);
352   int i, j;
353   const char *fmt;
354   df_ref use1, use2;
355   struct invariant *inv1 = NULL, *inv2 = NULL;
356   rtx sub1, sub2;
357
358   /* If mode of only one of the operands is VOIDmode, it is not equivalent to
359      the other one.  If both are VOIDmode, we rely on the caller of this
360      function to verify that their modes are the same.  */
361   if (code != GET_CODE (e2) || GET_MODE (e1) != GET_MODE (e2))
362     return false;
363
364   switch (code)
365     {
366     case CONST_INT:
367     case CONST_DOUBLE:
368     case CONST_FIXED:
369     case SYMBOL_REF:
370     case CONST:
371     case LABEL_REF:
372       return rtx_equal_p (e1, e2);
373
374     case REG:
375       use1 = df_find_use (insn1, e1);
376       use2 = df_find_use (insn2, e2);
377       if (use1)
378         inv1 = invariant_for_use (use1);
379       if (use2)
380         inv2 = invariant_for_use (use2);
381
382       if (!inv1 && !inv2)
383         return rtx_equal_p (e1, e2);
384
385       if (!inv1 || !inv2)
386         return false;
387
388       gcc_assert (inv1->eqto != ~0u);
389       gcc_assert (inv2->eqto != ~0u);
390       return inv1->eqto == inv2->eqto;
391
392     default:
393       break;
394     }
395
396   fmt = GET_RTX_FORMAT (code);
397   for (i = GET_RTX_LENGTH (code) - 1; i >= 0; i--)
398     {
399       if (fmt[i] == 'e')
400         {
401           sub1 = XEXP (e1, i);
402           sub2 = XEXP (e2, i);
403
404           if (!invariant_expr_equal_p (insn1, sub1, insn2, sub2))
405             return false;
406         }
407
408       else if (fmt[i] == 'E')
409         {
410           if (XVECLEN (e1, i) != XVECLEN (e2, i))
411             return false;
412
413           for (j = 0; j < XVECLEN (e1, i); j++)
414             {
415               sub1 = XVECEXP (e1, i, j);
416               sub2 = XVECEXP (e2, i, j);
417
418               if (!invariant_expr_equal_p (insn1, sub1, insn2, sub2))
419                 return false;
420             }
421         }
422       else if (fmt[i] == 'i' || fmt[i] == 'n')
423         {
424           if (XINT (e1, i) != XINT (e2, i))
425             return false;
426         }
427       /* Unhandled type of subexpression, we fail conservatively.  */
428       else
429         return false;
430     }
431
432   return true;
433 }
434
435 /* Returns hash value for invariant expression entry E.  */
436
437 static hashval_t
438 hash_invariant_expr (const void *e)
439 {
440   const struct invariant_expr_entry *const entry =
441     (const struct invariant_expr_entry *) e;
442
443   return entry->hash;
444 }
445
446 /* Compares invariant expression entries E1 and E2.  */
447
448 static int
449 eq_invariant_expr (const void *e1, const void *e2)
450 {
451   const struct invariant_expr_entry *const entry1 =
452     (const struct invariant_expr_entry *) e1;
453   const struct invariant_expr_entry *const entry2 =
454     (const struct invariant_expr_entry *) e2;
455
456   if (entry1->mode != entry2->mode)
457     return 0;
458
459   return invariant_expr_equal_p (entry1->inv->insn, entry1->expr,
460                                  entry2->inv->insn, entry2->expr);
461 }
462
463 /* Checks whether invariant with value EXPR in machine mode MODE is
464    recorded in EQ.  If this is the case, return the invariant.  Otherwise
465    insert INV to the table for this expression and return INV.  */
466
467 static struct invariant *
468 find_or_insert_inv (htab_t eq, rtx expr, enum machine_mode mode,
469                     struct invariant *inv)
470 {
471   hashval_t hash = hash_invariant_expr_1 (inv->insn, expr);
472   struct invariant_expr_entry *entry;
473   struct invariant_expr_entry pentry;
474   PTR *slot;
475
476   pentry.expr = expr;
477   pentry.inv = inv;
478   pentry.mode = mode;
479   slot = htab_find_slot_with_hash (eq, &pentry, hash, INSERT);
480   entry = (struct invariant_expr_entry *) *slot;
481
482   if (entry)
483     return entry->inv;
484
485   entry = XNEW (struct invariant_expr_entry);
486   entry->inv = inv;
487   entry->expr = expr;
488   entry->mode = mode;
489   entry->hash = hash;
490   *slot = entry;
491
492   return inv;
493 }
494
495 /* Finds invariants identical to INV and records the equivalence.  EQ is the
496    hash table of the invariants.  */
497
498 static void
499 find_identical_invariants (htab_t eq, struct invariant *inv)
500 {
501   unsigned depno;
502   bitmap_iterator bi;
503   struct invariant *dep;
504   rtx expr, set;
505   enum machine_mode mode;
506
507   if (inv->eqto != ~0u)
508     return;
509
510   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (inv->depends_on, 0, depno, bi)
511     {
512       dep = VEC_index (invariant_p, invariants, depno);
513       find_identical_invariants (eq, dep);
514     }
515
516   set = single_set (inv->insn);
517   expr = SET_SRC (set);
518   mode = GET_MODE (expr);
519   if (mode == VOIDmode)
520     mode = GET_MODE (SET_DEST (set));
521   inv->eqto = find_or_insert_inv (eq, expr, mode, inv)->invno;
522
523   if (dump_file && inv->eqto != inv->invno)
524     fprintf (dump_file,
525              "Invariant %d is equivalent to invariant %d.\n",
526              inv->invno, inv->eqto);
527 }
528
529 /* Find invariants with the same value and record the equivalences.  */
530
531 static void
532 merge_identical_invariants (void)
533 {
534   unsigned i;
535   struct invariant *inv;
536   htab_t eq = htab_create (VEC_length (invariant_p, invariants),
537                            hash_invariant_expr, eq_invariant_expr, free);
538
539   FOR_EACH_VEC_ELT (invariant_p, invariants, i, inv)
540     find_identical_invariants (eq, inv);
541
542   htab_delete (eq);
543 }
544
545 /* Determines the basic blocks inside LOOP that are always executed and
546    stores their bitmap to ALWAYS_REACHED.  MAY_EXIT is a bitmap of
547    basic blocks that may either exit the loop, or contain the call that
548    does not have to return.  BODY is body of the loop obtained by
549    get_loop_body_in_dom_order.  */
550
551 static void
552 compute_always_reached (struct loop *loop, basic_block *body,
553                         bitmap may_exit, bitmap always_reached)
554 {
555   unsigned i;
556
557   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
558     {
559       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, body[i]))
560         bitmap_set_bit (always_reached, i);
561
562       if (bitmap_bit_p (may_exit, i))
563         return;
564     }
565 }
566
567 /* Finds exits out of the LOOP with body BODY.  Marks blocks in that we may
568    exit the loop by cfg edge to HAS_EXIT and MAY_EXIT.  In MAY_EXIT
569    additionally mark blocks that may exit due to a call.  */
570
571 static void
572 find_exits (struct loop *loop, basic_block *body,
573             bitmap may_exit, bitmap has_exit)
574 {
575   unsigned i;
576   edge_iterator ei;
577   edge e;
578   struct loop *outermost_exit = loop, *aexit;
579   bool has_call = false;
580   rtx insn;
581
582   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
583     {
584       if (body[i]->loop_father == loop)
585         {
586           FOR_BB_INSNS (body[i], insn)
587             {
588               if (CALL_P (insn)
589                   && (RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (insn)
590                       || !RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (insn)))
591                 {
592                   has_call = true;
593                   bitmap_set_bit (may_exit, i);
594                   break;
595                 }
596             }
597
598           FOR_EACH_EDGE (e, ei, body[i]->succs)
599             {
600               if (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
601                 continue;
602
603               bitmap_set_bit (may_exit, i);
604               bitmap_set_bit (has_exit, i);
605               outermost_exit = find_common_loop (outermost_exit,
606                                                  e->dest->loop_father);
607             }
608           continue;
609         }
610
611       /* Use the data stored for the subloop to decide whether we may exit
612          through it.  It is sufficient to do this for header of the loop,
613          as other basic blocks inside it must be dominated by it.  */
614       if (body[i]->loop_father->header != body[i])
615         continue;
616
617       if (LOOP_DATA (body[i]->loop_father)->has_call)
618         {
619           has_call = true;
620           bitmap_set_bit (may_exit, i);
621         }
622       aexit = LOOP_DATA (body[i]->loop_father)->outermost_exit;
623       if (aexit != loop)
624         {
625           bitmap_set_bit (may_exit, i);
626           bitmap_set_bit (has_exit, i);
627
628           if (flow_loop_nested_p (aexit, outermost_exit))
629             outermost_exit = aexit;
630         }
631     }
632
633   if (loop->aux == NULL)
634     {
635       loop->aux = xcalloc (1, sizeof (struct loop_data));
636       bitmap_initialize (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref, &reg_obstack);
637       bitmap_initialize (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, &reg_obstack);
638     }
639   LOOP_DATA (loop)->outermost_exit = outermost_exit;
640   LOOP_DATA (loop)->has_call = has_call;
641 }
642
643 /* Check whether we may assign a value to X from a register.  */
644
645 static bool
646 may_assign_reg_p (rtx x)
647 {
648   return (GET_MODE (x) != VOIDmode
649           && GET_MODE (x) != BLKmode
650           && can_copy_p (GET_MODE (x))
651           && (!REG_P (x)
652               || !HARD_REGISTER_P (x)
653               || REGNO_REG_CLASS (REGNO (x)) != NO_REGS));
654 }
655
656 /* Finds definitions that may correspond to invariants in LOOP with body
657    BODY.  */
658
659 static void
660 find_defs (struct loop *loop, basic_block *body)
661 {
662   unsigned i;
663   bitmap blocks = BITMAP_ALLOC (NULL);
664
665   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
666     bitmap_set_bit (blocks, body[i]->index);
667
668   df_remove_problem (df_chain);
669   df_process_deferred_rescans ();
670   df_chain_add_problem (DF_UD_CHAIN);
671   df_set_blocks (blocks);
672   df_analyze ();
673
674   if (dump_file)
675     {
676       df_dump_region (dump_file);
677       fprintf (dump_file, "*****starting processing of loop  ******\n");
678       print_rtl_with_bb (dump_file, get_insns ());
679       fprintf (dump_file, "*****ending processing of loop  ******\n");
680     }
681   check_invariant_table_size ();
682
683   BITMAP_FREE (blocks);
684 }
685
686 /* Creates a new invariant for definition DEF in INSN, depending on invariants
687    in DEPENDS_ON.  ALWAYS_EXECUTED is true if the insn is always executed,
688    unless the program ends due to a function call.  The newly created invariant
689    is returned.  */
690
691 static struct invariant *
692 create_new_invariant (struct def *def, rtx insn, bitmap depends_on,
693                       bool always_executed)
694 {
695   struct invariant *inv = XNEW (struct invariant);
696   rtx set = single_set (insn);
697   bool speed = optimize_bb_for_speed_p (BLOCK_FOR_INSN (insn));
698
699   inv->def = def;
700   inv->always_executed = always_executed;
701   inv->depends_on = depends_on;
702
703   /* If the set is simple, usually by moving it we move the whole store out of
704      the loop.  Otherwise we save only cost of the computation.  */
705   if (def)
706     {
707       inv->cost = set_rtx_cost (set, speed);
708       /* ??? Try to determine cheapness of address computation.  Unfortunately
709          the address cost is only a relative measure, we can't really compare
710          it with any absolute number, but only with other address costs.
711          But here we don't have any other addresses, so compare with a magic
712          number anyway.  It has to be large enough to not regress PR33928
713          (by avoiding to move reg+8,reg+16,reg+24 invariants), but small
714          enough to not regress 410.bwaves either (by still moving reg+reg
715          invariants).
716          See http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2009-10/msg01210.html .  */
717       inv->cheap_address = address_cost (SET_SRC (set), word_mode,
718                                          ADDR_SPACE_GENERIC, speed) < 3;
719     }
720   else
721     {
722       inv->cost = set_src_cost (SET_SRC (set), speed);
723       inv->cheap_address = false;
724     }
725
726   inv->move = false;
727   inv->reg = NULL_RTX;
728   inv->orig_regno = -1;
729   inv->stamp = 0;
730   inv->insn = insn;
731
732   inv->invno = VEC_length (invariant_p, invariants);
733   inv->eqto = ~0u;
734   if (def)
735     def->invno = inv->invno;
736   VEC_safe_push (invariant_p, heap, invariants, inv);
737
738   if (dump_file)
739     {
740       fprintf (dump_file,
741                "Set in insn %d is invariant (%d), cost %d, depends on ",
742                INSN_UID (insn), inv->invno, inv->cost);
743       dump_bitmap (dump_file, inv->depends_on);
744     }
745
746   return inv;
747 }
748
749 /* Record USE at DEF.  */
750
751 static void
752 record_use (struct def *def, df_ref use)
753 {
754   struct use *u = XNEW (struct use);
755
756   u->pos = DF_REF_REAL_LOC (use);
757   u->insn = DF_REF_INSN (use);
758   u->addr_use_p = (DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_MEM_LOAD
759                    || DF_REF_TYPE (use) == DF_REF_REG_MEM_STORE);
760   u->next = def->uses;
761   def->uses = u;
762   def->n_uses++;
763   if (u->addr_use_p)
764     def->n_addr_uses++;
765 }
766
767 /* Finds the invariants USE depends on and store them to the DEPENDS_ON
768    bitmap.  Returns true if all dependencies of USE are known to be
769    loop invariants, false otherwise.  */
770
771 static bool
772 check_dependency (basic_block bb, df_ref use, bitmap depends_on)
773 {
774   df_ref def;
775   basic_block def_bb;
776   struct df_link *defs;
777   struct def *def_data;
778   struct invariant *inv;
779
780   if (DF_REF_FLAGS (use) & DF_REF_READ_WRITE)
781     return false;
782
783   defs = DF_REF_CHAIN (use);
784   if (!defs)
785     return true;
786
787   if (defs->next)
788     return false;
789
790   def = defs->ref;
791   check_invariant_table_size ();
792   inv = invariant_table[DF_REF_ID(def)];
793   if (!inv)
794     return false;
795
796   def_data = inv->def;
797   gcc_assert (def_data != NULL);
798
799   def_bb = DF_REF_BB (def);
800   /* Note that in case bb == def_bb, we know that the definition
801      dominates insn, because def has invariant_table[DF_REF_ID(def)]
802      defined and we process the insns in the basic block bb
803      sequentially.  */
804   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, def_bb))
805     return false;
806
807   bitmap_set_bit (depends_on, def_data->invno);
808   return true;
809 }
810
811
812 /* Finds the invariants INSN depends on and store them to the DEPENDS_ON
813    bitmap.  Returns true if all dependencies of INSN are known to be
814    loop invariants, false otherwise.  */
815
816 static bool
817 check_dependencies (rtx insn, bitmap depends_on)
818 {
819   struct df_insn_info *insn_info = DF_INSN_INFO_GET (insn);
820   df_ref *use_rec;
821   basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (insn);
822
823   for (use_rec = DF_INSN_INFO_USES (insn_info); *use_rec; use_rec++)
824     if (!check_dependency (bb, *use_rec, depends_on))
825       return false;
826   for (use_rec = DF_INSN_INFO_EQ_USES (insn_info); *use_rec; use_rec++)
827     if (!check_dependency (bb, *use_rec, depends_on))
828       return false;
829
830   return true;
831 }
832
833 /* Finds invariant in INSN.  ALWAYS_REACHED is true if the insn is always
834    executed.  ALWAYS_EXECUTED is true if the insn is always executed,
835    unless the program ends due to a function call.  */
836
837 static void
838 find_invariant_insn (rtx insn, bool always_reached, bool always_executed)
839 {
840   df_ref ref;
841   struct def *def;
842   bitmap depends_on;
843   rtx set, dest;
844   bool simple = true;
845   struct invariant *inv;
846
847 #ifdef HAVE_cc0
848   /* We can't move a CC0 setter without the user.  */
849   if (sets_cc0_p (insn))
850     return;
851 #endif
852
853   set = single_set (insn);
854   if (!set)
855     return;
856   dest = SET_DEST (set);
857
858   if (!REG_P (dest)
859       || HARD_REGISTER_P (dest))
860     simple = false;
861
862   if (!may_assign_reg_p (SET_DEST (set))
863       || !check_maybe_invariant (SET_SRC (set)))
864     return;
865
866   /* If the insn can throw exception, we cannot move it at all without changing
867      cfg.  */
868   if (can_throw_internal (insn))
869     return;
870
871   /* We cannot make trapping insn executed, unless it was executed before.  */
872   if (may_trap_or_fault_p (PATTERN (insn)) && !always_reached)
873     return;
874
875   depends_on = BITMAP_ALLOC (NULL);
876   if (!check_dependencies (insn, depends_on))
877     {
878       BITMAP_FREE (depends_on);
879       return;
880     }
881
882   if (simple)
883     def = XCNEW (struct def);
884   else
885     def = NULL;
886
887   inv = create_new_invariant (def, insn, depends_on, always_executed);
888
889   if (simple)
890     {
891       ref = df_find_def (insn, dest);
892       check_invariant_table_size ();
893       invariant_table[DF_REF_ID(ref)] = inv;
894     }
895 }
896
897 /* Record registers used in INSN that have a unique invariant definition.  */
898
899 static void
900 record_uses (rtx insn)
901 {
902   struct df_insn_info *insn_info = DF_INSN_INFO_GET (insn);
903   df_ref *use_rec;
904   struct invariant *inv;
905
906   for (use_rec = DF_INSN_INFO_USES (insn_info); *use_rec; use_rec++)
907     {
908       df_ref use = *use_rec;
909       inv = invariant_for_use (use);
910       if (inv)
911         record_use (inv->def, use);
912     }
913   for (use_rec = DF_INSN_INFO_EQ_USES (insn_info); *use_rec; use_rec++)
914     {
915       df_ref use = *use_rec;
916       inv = invariant_for_use (use);
917       if (inv)
918         record_use (inv->def, use);
919     }
920 }
921
922 /* Finds invariants in INSN.  ALWAYS_REACHED is true if the insn is always
923    executed.  ALWAYS_EXECUTED is true if the insn is always executed,
924    unless the program ends due to a function call.  */
925
926 static void
927 find_invariants_insn (rtx insn, bool always_reached, bool always_executed)
928 {
929   find_invariant_insn (insn, always_reached, always_executed);
930   record_uses (insn);
931 }
932
933 /* Finds invariants in basic block BB.  ALWAYS_REACHED is true if the
934    basic block is always executed.  ALWAYS_EXECUTED is true if the basic
935    block is always executed, unless the program ends due to a function
936    call.  */
937
938 static void
939 find_invariants_bb (basic_block bb, bool always_reached, bool always_executed)
940 {
941   rtx insn;
942
943   FOR_BB_INSNS (bb, insn)
944     {
945       if (!NONDEBUG_INSN_P (insn))
946         continue;
947
948       find_invariants_insn (insn, always_reached, always_executed);
949
950       if (always_reached
951           && CALL_P (insn)
952           && (RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (insn)
953               || ! RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (insn)))
954         always_reached = false;
955     }
956 }
957
958 /* Finds invariants in LOOP with body BODY.  ALWAYS_REACHED is the bitmap of
959    basic blocks in BODY that are always executed.  ALWAYS_EXECUTED is the
960    bitmap of basic blocks in BODY that are always executed unless the program
961    ends due to a function call.  */
962
963 static void
964 find_invariants_body (struct loop *loop, basic_block *body,
965                       bitmap always_reached, bitmap always_executed)
966 {
967   unsigned i;
968
969   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
970     find_invariants_bb (body[i],
971                         bitmap_bit_p (always_reached, i),
972                         bitmap_bit_p (always_executed, i));
973 }
974
975 /* Finds invariants in LOOP.  */
976
977 static void
978 find_invariants (struct loop *loop)
979 {
980   bitmap may_exit = BITMAP_ALLOC (NULL);
981   bitmap always_reached = BITMAP_ALLOC (NULL);
982   bitmap has_exit = BITMAP_ALLOC (NULL);
983   bitmap always_executed = BITMAP_ALLOC (NULL);
984   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
985
986   find_exits (loop, body, may_exit, has_exit);
987   compute_always_reached (loop, body, may_exit, always_reached);
988   compute_always_reached (loop, body, has_exit, always_executed);
989
990   find_defs (loop, body);
991   find_invariants_body (loop, body, always_reached, always_executed);
992   merge_identical_invariants ();
993
994   BITMAP_FREE (always_reached);
995   BITMAP_FREE (always_executed);
996   BITMAP_FREE (may_exit);
997   BITMAP_FREE (has_exit);
998   free (body);
999 }
1000
1001 /* Frees a list of uses USE.  */
1002
1003 static void
1004 free_use_list (struct use *use)
1005 {
1006   struct use *next;
1007
1008   for (; use; use = next)
1009     {
1010       next = use->next;
1011       free (use);
1012     }
1013 }
1014
1015 /* Return pressure class and number of hard registers (through *NREGS)
1016    for destination of INSN. */
1017 static enum reg_class
1018 get_pressure_class_and_nregs (rtx insn, int *nregs)
1019 {
1020   rtx reg;
1021   enum reg_class pressure_class;
1022   rtx set = single_set (insn);
1023
1024   /* Considered invariant insns have only one set.  */
1025   gcc_assert (set != NULL_RTX);
1026   reg = SET_DEST (set);
1027   if (GET_CODE (reg) == SUBREG)
1028     reg = SUBREG_REG (reg);
1029   if (MEM_P (reg))
1030     {
1031       *nregs = 0;
1032       pressure_class = NO_REGS;
1033     }
1034   else
1035     {
1036       if (! REG_P (reg))
1037         reg = NULL_RTX;
1038       if (reg == NULL_RTX)
1039         pressure_class = GENERAL_REGS;
1040       else
1041         {
1042           pressure_class = reg_allocno_class (REGNO (reg));
1043           pressure_class = ira_pressure_class_translate[pressure_class];
1044         }
1045       *nregs
1046         = ira_reg_class_max_nregs[pressure_class][GET_MODE (SET_SRC (set))];
1047     }
1048   return pressure_class;
1049 }
1050
1051 /* Calculates cost and number of registers needed for moving invariant INV
1052    out of the loop and stores them to *COST and *REGS_NEEDED.  */
1053
1054 static void
1055 get_inv_cost (struct invariant *inv, int *comp_cost, unsigned *regs_needed)
1056 {
1057   int i, acomp_cost;
1058   unsigned aregs_needed[N_REG_CLASSES];
1059   unsigned depno;
1060   struct invariant *dep;
1061   bitmap_iterator bi;
1062
1063   /* Find the representative of the class of the equivalent invariants.  */
1064   inv = VEC_index (invariant_p, invariants, inv->eqto);
1065
1066   *comp_cost = 0;
1067   if (! flag_ira_loop_pressure)
1068     regs_needed[0] = 0;
1069   else
1070     {
1071       for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1072         regs_needed[ira_pressure_classes[i]] = 0;
1073     }
1074
1075   if (inv->move
1076       || inv->stamp == actual_stamp)
1077     return;
1078   inv->stamp = actual_stamp;
1079
1080   if (! flag_ira_loop_pressure)
1081     regs_needed[0]++;
1082   else
1083     {
1084       int nregs;
1085       enum reg_class pressure_class;
1086
1087       pressure_class = get_pressure_class_and_nregs (inv->insn, &nregs);
1088       regs_needed[pressure_class] += nregs;
1089     }
1090
1091   if (!inv->cheap_address
1092       || inv->def->n_addr_uses < inv->def->n_uses)
1093     (*comp_cost) += inv->cost;
1094
1095 #ifdef STACK_REGS
1096   {
1097     /* Hoisting constant pool constants into stack regs may cost more than
1098        just single register.  On x87, the balance is affected both by the
1099        small number of FP registers, and by its register stack organization,
1100        that forces us to add compensation code in and around the loop to
1101        shuffle the operands to the top of stack before use, and pop them
1102        from the stack after the loop finishes.
1103
1104        To model this effect, we increase the number of registers needed for
1105        stack registers by two: one register push, and one register pop.
1106        This usually has the effect that FP constant loads from the constant
1107        pool are not moved out of the loop.
1108
1109        Note that this also means that dependent invariants can not be moved.
1110        However, the primary purpose of this pass is to move loop invariant
1111        address arithmetic out of loops, and address arithmetic that depends
1112        on floating point constants is unlikely to ever occur.  */
1113     rtx set = single_set (inv->insn);
1114     if (set
1115         && IS_STACK_MODE (GET_MODE (SET_SRC (set)))
1116         && constant_pool_constant_p (SET_SRC (set)))
1117       {
1118         if (flag_ira_loop_pressure)
1119           regs_needed[ira_stack_reg_pressure_class] += 2;
1120         else
1121           regs_needed[0] += 2;
1122       }
1123   }
1124 #endif
1125
1126   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (inv->depends_on, 0, depno, bi)
1127     {
1128       bool check_p;
1129
1130       dep = VEC_index (invariant_p, invariants, depno);
1131
1132       get_inv_cost (dep, &acomp_cost, aregs_needed);
1133
1134       if (! flag_ira_loop_pressure)
1135         check_p = aregs_needed[0] != 0;
1136       else
1137         {
1138           for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1139             if (aregs_needed[ira_pressure_classes[i]] != 0)
1140               break;
1141           check_p = i < ira_pressure_classes_num;
1142         }
1143       if (check_p
1144           /* We need to check always_executed, since if the original value of
1145              the invariant may be preserved, we may need to keep it in a
1146              separate register.  TODO check whether the register has an
1147              use outside of the loop.  */
1148           && dep->always_executed
1149           && !dep->def->uses->next)
1150         {
1151           /* If this is a single use, after moving the dependency we will not
1152              need a new register.  */
1153           if (! flag_ira_loop_pressure)
1154             aregs_needed[0]--;
1155           else
1156             {
1157               int nregs;
1158               enum reg_class pressure_class;
1159
1160               pressure_class = get_pressure_class_and_nregs (inv->insn, &nregs);
1161               aregs_needed[pressure_class] -= nregs;
1162             }
1163         }
1164
1165       if (! flag_ira_loop_pressure)
1166         regs_needed[0] += aregs_needed[0];
1167       else
1168         {
1169           for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1170             regs_needed[ira_pressure_classes[i]]
1171               += aregs_needed[ira_pressure_classes[i]];
1172         }
1173       (*comp_cost) += acomp_cost;
1174     }
1175 }
1176
1177 /* Calculates gain for eliminating invariant INV.  REGS_USED is the number
1178    of registers used in the loop, NEW_REGS is the number of new variables
1179    already added due to the invariant motion.  The number of registers needed
1180    for it is stored in *REGS_NEEDED.  SPEED and CALL_P are flags passed
1181    through to estimate_reg_pressure_cost. */
1182
1183 static int
1184 gain_for_invariant (struct invariant *inv, unsigned *regs_needed,
1185                     unsigned *new_regs, unsigned regs_used,
1186                     bool speed, bool call_p)
1187 {
1188   int comp_cost, size_cost;
1189
1190   actual_stamp++;
1191
1192   get_inv_cost (inv, &comp_cost, regs_needed);
1193
1194   if (! flag_ira_loop_pressure)
1195     {
1196       size_cost = (estimate_reg_pressure_cost (new_regs[0] + regs_needed[0],
1197                                                regs_used, speed, call_p)
1198                    - estimate_reg_pressure_cost (new_regs[0],
1199                                                  regs_used, speed, call_p));
1200     }
1201   else
1202     {
1203       int i;
1204       enum reg_class pressure_class;
1205
1206       for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1207         {
1208           pressure_class = ira_pressure_classes[i];
1209           if ((int) new_regs[pressure_class]
1210               + (int) regs_needed[pressure_class]
1211               + LOOP_DATA (curr_loop)->max_reg_pressure[pressure_class]
1212               + IRA_LOOP_RESERVED_REGS
1213               > ira_available_class_regs[pressure_class])
1214             break;
1215         }
1216       if (i < ira_pressure_classes_num)
1217         /* There will be register pressure excess and we want not to
1218            make this loop invariant motion.  All loop invariants with
1219            non-positive gains will be rejected in function
1220            find_invariants_to_move.  Therefore we return the negative
1221            number here.
1222
1223            One could think that this rejects also expensive loop
1224            invariant motions and this will hurt code performance.
1225            However numerous experiments with different heuristics
1226            taking invariant cost into account did not confirm this
1227            assumption.  There are possible explanations for this
1228            result:
1229            o probably all expensive invariants were already moved out
1230              of the loop by PRE and gimple invariant motion pass.
1231            o expensive invariant execution will be hidden by insn
1232              scheduling or OOO processor hardware because usually such
1233              invariants have a lot of freedom to be executed
1234              out-of-order.
1235            Another reason for ignoring invariant cost vs spilling cost
1236            heuristics is also in difficulties to evaluate accurately
1237            spill cost at this stage.  */
1238         return -1;
1239       else
1240         size_cost = 0;
1241     }
1242
1243   return comp_cost - size_cost;
1244 }
1245
1246 /* Finds invariant with best gain for moving.  Returns the gain, stores
1247    the invariant in *BEST and number of registers needed for it to
1248    *REGS_NEEDED.  REGS_USED is the number of registers used in the loop.
1249    NEW_REGS is the number of new variables already added due to invariant
1250    motion.  */
1251
1252 static int
1253 best_gain_for_invariant (struct invariant **best, unsigned *regs_needed,
1254                          unsigned *new_regs, unsigned regs_used,
1255                          bool speed, bool call_p)
1256 {
1257   struct invariant *inv;
1258   int i, gain = 0, again;
1259   unsigned aregs_needed[N_REG_CLASSES], invno;
1260
1261   FOR_EACH_VEC_ELT (invariant_p, invariants, invno, inv)
1262     {
1263       if (inv->move)
1264         continue;
1265
1266       /* Only consider the "representatives" of equivalent invariants.  */
1267       if (inv->eqto != inv->invno)
1268         continue;
1269
1270       again = gain_for_invariant (inv, aregs_needed, new_regs, regs_used,
1271                                   speed, call_p);
1272       if (again > gain)
1273         {
1274           gain = again;
1275           *best = inv;
1276           if (! flag_ira_loop_pressure)
1277             regs_needed[0] = aregs_needed[0];
1278           else
1279             {
1280               for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1281                 regs_needed[ira_pressure_classes[i]]
1282                   = aregs_needed[ira_pressure_classes[i]];
1283             }
1284         }
1285     }
1286
1287   return gain;
1288 }
1289
1290 /* Marks invariant INVNO and all its dependencies for moving.  */
1291
1292 static void
1293 set_move_mark (unsigned invno, int gain)
1294 {
1295   struct invariant *inv = VEC_index (invariant_p, invariants, invno);
1296   bitmap_iterator bi;
1297
1298   /* Find the representative of the class of the equivalent invariants.  */
1299   inv = VEC_index (invariant_p, invariants, inv->eqto);
1300
1301   if (inv->move)
1302     return;
1303   inv->move = true;
1304
1305   if (dump_file)
1306     {
1307       if (gain >= 0)
1308         fprintf (dump_file, "Decided to move invariant %d -- gain %d\n",
1309                  invno, gain);
1310       else
1311         fprintf (dump_file, "Decided to move dependent invariant %d\n",
1312                  invno);
1313     };
1314
1315   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (inv->depends_on, 0, invno, bi)
1316     {
1317       set_move_mark (invno, -1);
1318     }
1319 }
1320
1321 /* Determines which invariants to move.  */
1322
1323 static void
1324 find_invariants_to_move (bool speed, bool call_p)
1325 {
1326   int gain;
1327   unsigned i, regs_used, regs_needed[N_REG_CLASSES], new_regs[N_REG_CLASSES];
1328   struct invariant *inv = NULL;
1329
1330   if (!VEC_length (invariant_p, invariants))
1331     return;
1332
1333   if (flag_ira_loop_pressure)
1334     /* REGS_USED is actually never used when the flag is on.  */
1335     regs_used = 0;
1336   else
1337     /* We do not really do a good job in estimating number of
1338        registers used; we put some initial bound here to stand for
1339        induction variables etc.  that we do not detect.  */
1340     {
1341       unsigned int n_regs = DF_REG_SIZE (df);
1342
1343       regs_used = 2;
1344
1345       for (i = 0; i < n_regs; i++)
1346         {
1347           if (!DF_REGNO_FIRST_DEF (i) && DF_REGNO_LAST_USE (i))
1348             {
1349               /* This is a value that is used but not changed inside loop.  */
1350               regs_used++;
1351             }
1352         }
1353     }
1354
1355   if (! flag_ira_loop_pressure)
1356     new_regs[0] = regs_needed[0] = 0;
1357   else
1358     {
1359       for (i = 0; (int) i < ira_pressure_classes_num; i++)
1360         new_regs[ira_pressure_classes[i]] = 0;
1361     }
1362   while ((gain = best_gain_for_invariant (&inv, regs_needed,
1363                                           new_regs, regs_used,
1364                                           speed, call_p)) > 0)
1365     {
1366       set_move_mark (inv->invno, gain);
1367       if (! flag_ira_loop_pressure)
1368         new_regs[0] += regs_needed[0];
1369       else
1370         {
1371           for (i = 0; (int) i < ira_pressure_classes_num; i++)
1372             new_regs[ira_pressure_classes[i]]
1373               += regs_needed[ira_pressure_classes[i]];
1374         }
1375     }
1376 }
1377
1378 /* Replace the uses, reached by the definition of invariant INV, by REG.
1379
1380    IN_GROUP is nonzero if this is part of a group of changes that must be
1381    performed as a group.  In that case, the changes will be stored.  The
1382    function `apply_change_group' will validate and apply the changes.  */
1383
1384 static int
1385 replace_uses (struct invariant *inv, rtx reg, bool in_group)
1386 {
1387   /* Replace the uses we know to be dominated.  It saves work for copy
1388      propagation, and also it is necessary so that dependent invariants
1389      are computed right.  */
1390   if (inv->def)
1391     {
1392       struct use *use;
1393       for (use = inv->def->uses; use; use = use->next)
1394         validate_change (use->insn, use->pos, reg, true);
1395
1396       /* If we aren't part of a larger group, apply the changes now.  */
1397       if (!in_group)
1398         return apply_change_group ();
1399     }
1400
1401   return 1;
1402 }
1403
1404 /* Move invariant INVNO out of the LOOP.  Returns true if this succeeds, false
1405    otherwise.  */
1406
1407 static bool
1408 move_invariant_reg (struct loop *loop, unsigned invno)
1409 {
1410   struct invariant *inv = VEC_index (invariant_p, invariants, invno);
1411   struct invariant *repr = VEC_index (invariant_p, invariants, inv->eqto);
1412   unsigned i;
1413   basic_block preheader = loop_preheader_edge (loop)->src;
1414   rtx reg, set, dest, note;
1415   bitmap_iterator bi;
1416   int regno = -1;
1417
1418   if (inv->reg)
1419     return true;
1420   if (!repr->move)
1421     return false;
1422
1423   /* If this is a representative of the class of equivalent invariants,
1424      really move the invariant.  Otherwise just replace its use with
1425      the register used for the representative.  */
1426   if (inv == repr)
1427     {
1428       if (inv->depends_on)
1429         {
1430           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (inv->depends_on, 0, i, bi)
1431             {
1432               if (!move_invariant_reg (loop, i))
1433                 goto fail;
1434             }
1435         }
1436
1437       /* Move the set out of the loop.  If the set is always executed (we could
1438          omit this condition if we know that the register is unused outside of
1439          the loop, but it does not seem worth finding out) and it has no uses
1440          that would not be dominated by it, we may just move it (TODO).
1441          Otherwise we need to create a temporary register.  */
1442       set = single_set (inv->insn);
1443       reg = dest = SET_DEST (set);
1444       if (GET_CODE (reg) == SUBREG)
1445         reg = SUBREG_REG (reg);
1446       if (REG_P (reg))
1447         regno = REGNO (reg);
1448
1449       reg = gen_reg_rtx_and_attrs (dest);
1450
1451       /* Try replacing the destination by a new pseudoregister.  */
1452       validate_change (inv->insn, &SET_DEST (set), reg, true);
1453
1454       /* As well as all the dominated uses.  */
1455       replace_uses (inv, reg, true);
1456
1457       /* And validate all the changes.  */
1458       if (!apply_change_group ())
1459         goto fail;
1460
1461       emit_insn_after (gen_move_insn (dest, reg), inv->insn);
1462       reorder_insns (inv->insn, inv->insn, BB_END (preheader));
1463
1464       /* If there is a REG_EQUAL note on the insn we just moved, and the
1465          insn is in a basic block that is not always executed or the note
1466          contains something for which we don't know the invariant status,
1467          the note may no longer be valid after we move the insn.  Note that
1468          uses in REG_EQUAL notes are taken into account in the computation
1469          of invariants, so it is safe to retain the note even if it contains
1470          register references for which we know the invariant status.  */
1471       if ((note = find_reg_note (inv->insn, REG_EQUAL, NULL_RTX))
1472           && (!inv->always_executed
1473               || !check_maybe_invariant (XEXP (note, 0))))
1474         remove_note (inv->insn, note);
1475     }
1476   else
1477     {
1478       if (!move_invariant_reg (loop, repr->invno))
1479         goto fail;
1480       reg = repr->reg;
1481       regno = repr->orig_regno;
1482       if (!replace_uses (inv, reg, false))
1483         goto fail;
1484       set = single_set (inv->insn);
1485       emit_insn_after (gen_move_insn (SET_DEST (set), reg), inv->insn);
1486       delete_insn (inv->insn);
1487     }
1488
1489   inv->reg = reg;
1490   inv->orig_regno = regno;
1491
1492   return true;
1493
1494 fail:
1495   /* If we failed, clear move flag, so that we do not try to move inv
1496      again.  */
1497   if (dump_file)
1498     fprintf (dump_file, "Failed to move invariant %d\n", invno);
1499   inv->move = false;
1500   inv->reg = NULL_RTX;
1501   inv->orig_regno = -1;
1502
1503   return false;
1504 }
1505
1506 /* Move selected invariant out of the LOOP.  Newly created regs are marked
1507    in TEMPORARY_REGS.  */
1508
1509 static void
1510 move_invariants (struct loop *loop)
1511 {
1512   struct invariant *inv;
1513   unsigned i;
1514
1515   FOR_EACH_VEC_ELT (invariant_p, invariants, i, inv)
1516     move_invariant_reg (loop, i);
1517   if (flag_ira_loop_pressure && resize_reg_info ())
1518     {
1519       FOR_EACH_VEC_ELT (invariant_p, invariants, i, inv)
1520         if (inv->reg != NULL_RTX)
1521           {
1522             if (inv->orig_regno >= 0)
1523               setup_reg_classes (REGNO (inv->reg),
1524                                  reg_preferred_class (inv->orig_regno),
1525                                  reg_alternate_class (inv->orig_regno),
1526                                  reg_allocno_class (inv->orig_regno));
1527             else
1528               setup_reg_classes (REGNO (inv->reg),
1529                                  GENERAL_REGS, NO_REGS, GENERAL_REGS);
1530           }
1531     }
1532 }
1533
1534 /* Initializes invariant motion data.  */
1535
1536 static void
1537 init_inv_motion_data (void)
1538 {
1539   actual_stamp = 1;
1540
1541   invariants = VEC_alloc (invariant_p, heap, 100);
1542 }
1543
1544 /* Frees the data allocated by invariant motion.  */
1545
1546 static void
1547 free_inv_motion_data (void)
1548 {
1549   unsigned i;
1550   struct def *def;
1551   struct invariant *inv;
1552
1553   check_invariant_table_size ();
1554   for (i = 0; i < DF_DEFS_TABLE_SIZE (); i++)
1555     {
1556       inv = invariant_table[i];
1557       if (inv)
1558         {
1559           def = inv->def;
1560           gcc_assert (def != NULL);
1561
1562           free_use_list (def->uses);
1563           free (def);
1564           invariant_table[i] = NULL;
1565         }
1566     }
1567
1568   FOR_EACH_VEC_ELT (invariant_p, invariants, i, inv)
1569     {
1570       BITMAP_FREE (inv->depends_on);
1571       free (inv);
1572     }
1573   VEC_free (invariant_p, heap, invariants);
1574 }
1575
1576 /* Move the invariants out of the LOOP.  */
1577
1578 static void
1579 move_single_loop_invariants (struct loop *loop)
1580 {
1581   init_inv_motion_data ();
1582
1583   find_invariants (loop);
1584   find_invariants_to_move (optimize_loop_for_speed_p (loop),
1585                            LOOP_DATA (loop)->has_call);
1586   move_invariants (loop);
1587
1588   free_inv_motion_data ();
1589 }
1590
1591 /* Releases the auxiliary data for LOOP.  */
1592
1593 static void
1594 free_loop_data (struct loop *loop)
1595 {
1596   struct loop_data *data = LOOP_DATA (loop);
1597   if (!data)
1598     return;
1599
1600   bitmap_clear (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref);
1601   bitmap_clear (&LOOP_DATA (loop)->regs_live);
1602   free (data);
1603   loop->aux = NULL;
1604 }
1605
1606 \f
1607
1608 /* Registers currently living.  */
1609 static bitmap_head curr_regs_live;
1610
1611 /* Current reg pressure for each pressure class.  */
1612 static int curr_reg_pressure[N_REG_CLASSES];
1613
1614 /* Record all regs that are set in any one insn.  Communication from
1615    mark_reg_{store,clobber} and global_conflicts.  Asm can refer to
1616    all hard-registers.  */
1617 static rtx regs_set[(FIRST_PSEUDO_REGISTER > MAX_RECOG_OPERANDS
1618                      ? FIRST_PSEUDO_REGISTER : MAX_RECOG_OPERANDS) * 2];
1619 /* Number of regs stored in the previous array.  */
1620 static int n_regs_set;
1621
1622 /* Return pressure class and number of needed hard registers (through
1623    *NREGS) of register REGNO.  */
1624 static enum reg_class
1625 get_regno_pressure_class (int regno, int *nregs)
1626 {
1627   if (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER)
1628     {
1629       enum reg_class pressure_class;
1630
1631       pressure_class = reg_allocno_class (regno);
1632       pressure_class = ira_pressure_class_translate[pressure_class];
1633       *nregs
1634         = ira_reg_class_max_nregs[pressure_class][PSEUDO_REGNO_MODE (regno)];
1635       return pressure_class;
1636     }
1637   else if (! TEST_HARD_REG_BIT (ira_no_alloc_regs, regno)
1638            && ! TEST_HARD_REG_BIT (eliminable_regset, regno))
1639     {
1640       *nregs = 1;
1641       return ira_pressure_class_translate[REGNO_REG_CLASS (regno)];
1642     }
1643   else
1644     {
1645       *nregs = 0;
1646       return NO_REGS;
1647     }
1648 }
1649
1650 /* Increase (if INCR_P) or decrease current register pressure for
1651    register REGNO.  */
1652 static void
1653 change_pressure (int regno, bool incr_p)
1654 {
1655   int nregs;
1656   enum reg_class pressure_class;
1657
1658   pressure_class = get_regno_pressure_class (regno, &nregs);
1659   if (! incr_p)
1660     curr_reg_pressure[pressure_class] -= nregs;
1661   else
1662     {
1663       curr_reg_pressure[pressure_class] += nregs;
1664       if (LOOP_DATA (curr_loop)->max_reg_pressure[pressure_class]
1665           < curr_reg_pressure[pressure_class])
1666         LOOP_DATA (curr_loop)->max_reg_pressure[pressure_class]
1667           = curr_reg_pressure[pressure_class];
1668     }
1669 }
1670
1671 /* Mark REGNO birth.  */
1672 static void
1673 mark_regno_live (int regno)
1674 {
1675   struct loop *loop;
1676
1677   for (loop = curr_loop;
1678        loop != current_loops->tree_root;
1679        loop = loop_outer (loop))
1680     bitmap_set_bit (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, regno);
1681   if (!bitmap_set_bit (&curr_regs_live, regno))
1682     return;
1683   change_pressure (regno, true);
1684 }
1685
1686 /* Mark REGNO death.  */
1687 static void
1688 mark_regno_death (int regno)
1689 {
1690   if (! bitmap_clear_bit (&curr_regs_live, regno))
1691     return;
1692   change_pressure (regno, false);
1693 }
1694
1695 /* Mark setting register REG.  */
1696 static void
1697 mark_reg_store (rtx reg, const_rtx setter ATTRIBUTE_UNUSED,
1698                 void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1699 {
1700   int regno;
1701
1702   if (GET_CODE (reg) == SUBREG)
1703     reg = SUBREG_REG (reg);
1704
1705   if (! REG_P (reg))
1706     return;
1707
1708   regs_set[n_regs_set++] = reg;
1709
1710   regno = REGNO (reg);
1711
1712   if (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER)
1713     mark_regno_live (regno);
1714   else
1715     {
1716       int last = regno + hard_regno_nregs[regno][GET_MODE (reg)];
1717
1718       while (regno < last)
1719         {
1720           mark_regno_live (regno);
1721           regno++;
1722         }
1723     }
1724 }
1725
1726 /* Mark clobbering register REG.  */
1727 static void
1728 mark_reg_clobber (rtx reg, const_rtx setter, void *data)
1729 {
1730   if (GET_CODE (setter) == CLOBBER)
1731     mark_reg_store (reg, setter, data);
1732 }
1733
1734 /* Mark register REG death.  */
1735 static void
1736 mark_reg_death (rtx reg)
1737 {
1738   int regno = REGNO (reg);
1739
1740   if (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER)
1741     mark_regno_death (regno);
1742   else
1743     {
1744       int last = regno + hard_regno_nregs[regno][GET_MODE (reg)];
1745
1746       while (regno < last)
1747         {
1748           mark_regno_death (regno);
1749           regno++;
1750         }
1751     }
1752 }
1753
1754 /* Mark occurrence of registers in X for the current loop.  */
1755 static void
1756 mark_ref_regs (rtx x)
1757 {
1758   RTX_CODE code;
1759   int i;
1760   const char *fmt;
1761
1762   if (!x)
1763     return;
1764
1765   code = GET_CODE (x);
1766   if (code == REG)
1767     {
1768       struct loop *loop;
1769
1770       for (loop = curr_loop;
1771            loop != current_loops->tree_root;
1772            loop = loop_outer (loop))
1773         bitmap_set_bit (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref, REGNO (x));
1774       return;
1775     }
1776
1777   fmt = GET_RTX_FORMAT (code);
1778   for (i = GET_RTX_LENGTH (code) - 1; i >= 0; i--)
1779     if (fmt[i] == 'e')
1780       mark_ref_regs (XEXP (x, i));
1781     else if (fmt[i] == 'E')
1782       {
1783         int j;
1784
1785         for (j = 0; j < XVECLEN (x, i); j++)
1786           mark_ref_regs (XVECEXP (x, i, j));
1787       }
1788 }
1789
1790 /* Calculate register pressure in the loops.  */
1791 static void
1792 calculate_loop_reg_pressure (void)
1793 {
1794   int i;
1795   unsigned int j;
1796   bitmap_iterator bi;
1797   basic_block bb;
1798   rtx insn, link;
1799   struct loop *loop, *parent;
1800   loop_iterator li;
1801
1802   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1803     if (loop->aux == NULL)
1804       {
1805         loop->aux = xcalloc (1, sizeof (struct loop_data));
1806         bitmap_initialize (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref, &reg_obstack);
1807         bitmap_initialize (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, &reg_obstack);
1808       }
1809   ira_setup_eliminable_regset ();
1810   bitmap_initialize (&curr_regs_live, &reg_obstack);
1811   FOR_EACH_BB (bb)
1812     {
1813       curr_loop = bb->loop_father;
1814       if (curr_loop == current_loops->tree_root)
1815         continue;
1816
1817       for (loop = curr_loop;
1818            loop != current_loops->tree_root;
1819            loop = loop_outer (loop))
1820         bitmap_ior_into (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, DF_LR_IN (bb));
1821
1822       bitmap_copy (&curr_regs_live, DF_LR_IN (bb));
1823       for (i = 0; i < ira_pressure_classes_num; i++)
1824         curr_reg_pressure[ira_pressure_classes[i]] = 0;
1825       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&curr_regs_live, 0, j, bi)
1826         change_pressure (j, true);
1827
1828       FOR_BB_INSNS (bb, insn)
1829         {
1830           if (! NONDEBUG_INSN_P (insn))
1831             continue;
1832
1833           mark_ref_regs (PATTERN (insn));
1834           n_regs_set = 0;
1835           note_stores (PATTERN (insn), mark_reg_clobber, NULL);
1836
1837           /* Mark any registers dead after INSN as dead now.  */
1838
1839           for (link = REG_NOTES (insn); link; link = XEXP (link, 1))
1840             if (REG_NOTE_KIND (link) == REG_DEAD)
1841               mark_reg_death (XEXP (link, 0));
1842
1843           /* Mark any registers set in INSN as live,
1844              and mark them as conflicting with all other live regs.
1845              Clobbers are processed again, so they conflict with
1846              the registers that are set.  */
1847
1848           note_stores (PATTERN (insn), mark_reg_store, NULL);
1849
1850 #ifdef AUTO_INC_DEC
1851           for (link = REG_NOTES (insn); link; link = XEXP (link, 1))
1852             if (REG_NOTE_KIND (link) == REG_INC)
1853               mark_reg_store (XEXP (link, 0), NULL_RTX, NULL);
1854 #endif
1855           while (n_regs_set-- > 0)
1856             {
1857               rtx note = find_regno_note (insn, REG_UNUSED,
1858                                           REGNO (regs_set[n_regs_set]));
1859               if (! note)
1860                 continue;
1861
1862               mark_reg_death (XEXP (note, 0));
1863             }
1864         }
1865     }
1866   bitmap_clear (&curr_regs_live);
1867   if (flag_ira_region == IRA_REGION_MIXED
1868       || flag_ira_region == IRA_REGION_ALL)
1869     FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1870       {
1871         EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, 0, j, bi)
1872           if (! bitmap_bit_p (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref, j))
1873             {
1874               enum reg_class pressure_class;
1875               int nregs;
1876
1877               pressure_class = get_regno_pressure_class (j, &nregs);
1878               LOOP_DATA (loop)->max_reg_pressure[pressure_class] -= nregs;
1879             }
1880       }
1881   if (dump_file == NULL)
1882     return;
1883   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1884     {
1885       parent = loop_outer (loop);
1886       fprintf (dump_file, "\n  Loop %d (parent %d, header bb%d, depth %d)\n",
1887                loop->num, (parent == NULL ? -1 : parent->num),
1888                loop->header->index, loop_depth (loop));
1889       fprintf (dump_file, "\n    ref. regnos:");
1890       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&LOOP_DATA (loop)->regs_ref, 0, j, bi)
1891         fprintf (dump_file, " %d", j);
1892       fprintf (dump_file, "\n    live regnos:");
1893       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&LOOP_DATA (loop)->regs_live, 0, j, bi)
1894         fprintf (dump_file, " %d", j);
1895       fprintf (dump_file, "\n    Pressure:");
1896       for (i = 0; (int) i < ira_pressure_classes_num; i++)
1897         {
1898           enum reg_class pressure_class;
1899
1900           pressure_class = ira_pressure_classes[i];
1901           if (LOOP_DATA (loop)->max_reg_pressure[pressure_class] == 0)
1902             continue;
1903           fprintf (dump_file, " %s=%d", reg_class_names[pressure_class],
1904                    LOOP_DATA (loop)->max_reg_pressure[pressure_class]);
1905         }
1906       fprintf (dump_file, "\n");
1907     }
1908 }
1909
1910 \f
1911
1912 /* Move the invariants out of the loops.  */
1913
1914 void
1915 move_loop_invariants (void)
1916 {
1917   struct loop *loop;
1918   loop_iterator li;
1919
1920   if (flag_ira_loop_pressure)
1921     {
1922       df_analyze ();
1923       regstat_init_n_sets_and_refs ();
1924       ira_set_pseudo_classes (dump_file);
1925       calculate_loop_reg_pressure ();
1926       regstat_free_n_sets_and_refs ();
1927     }
1928   df_set_flags (DF_EQ_NOTES + DF_DEFER_INSN_RESCAN);
1929   /* Process the loops, innermost first.  */
1930   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1931     {
1932       curr_loop = loop;
1933       /* move_single_loop_invariants for very large loops
1934          is time consuming and might need a lot of memory.  */
1935       if (loop->num_nodes <= (unsigned) LOOP_INVARIANT_MAX_BBS_IN_LOOP)
1936         move_single_loop_invariants (loop);
1937     }
1938
1939   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1940     {
1941       free_loop_data (loop);
1942     }
1943
1944   if (flag_ira_loop_pressure)
1945     /* There is no sense to keep this info because it was most
1946        probably outdated by subsequent passes.  */
1947     free_reg_info ();
1948   free (invariant_table);
1949   invariant_table = NULL;
1950   invariant_table_size = 0;
1951
1952 #ifdef ENABLE_CHECKING
1953   verify_flow_info ();
1954 #endif
1955 }