OSDN Git Service

2008-11-03 Sebastian Pop <sebastian.pop@amd.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / matrix-reorg.c
1 /* Matrix layout transformations.
2    Copyright (C) 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Razya Ladelsky <razya@il.ibm.com>
4    Originally written by Revital Eres and Mustafa Hagog.
5    
6 This file is part of GCC.
7
8 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
9 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
10 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
11 version.
12
13 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
14 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
15 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
16 for more details.
17
18 You should have received a copy of the GNU General Public License
19 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
20 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
21
22 /*
23    Matrix flattening optimization tries to replace a N-dimensional 
24    matrix with its equivalent M-dimensional matrix, where M < N.
25    This first implementation focuses on global matrices defined dynamically.
26
27    When N==1, we actually flatten the whole matrix.
28    For instance consider a two-dimensional array a [dim1] [dim2].
29    The code for allocating space for it usually looks like:
30
31      a = (int **)  malloc(dim1 * sizeof(int *));
32      for (i=0; i<dim1; i++)
33         a[i] = (int *) malloc (dim2 * sizeof(int));
34
35    If the array "a" is found suitable for this optimization,
36    its allocation is replaced by:
37
38      a = (int *) malloc (dim1 * dim2 *sizeof(int));
39
40    and all the references to a[i][j] are replaced by a[i * dim2 + j].
41
42    The two main phases of the optimization are the analysis
43    and transformation.
44    The driver of the optimization is matrix_reorg ().
45
46     
47       
48    Analysis phase:
49    ===============
50
51    We'll number the dimensions outside-in, meaning the most external 
52    is 0, then 1, and so on.   
53    The analysis part of the optimization determines K, the escape 
54    level of a N-dimensional matrix (K <= N), that allows flattening of 
55    the external dimensions 0,1,..., K-1. Escape level 0 means that the
56    whole matrix escapes and no flattening is possible.
57      
58    The analysis part is implemented in analyze_matrix_allocation_site() 
59    and analyze_matrix_accesses().
60
61    Transformation phase:
62    =====================
63    In this phase we define the new flattened matrices that replace the 
64    original matrices in the code. 
65    Implemented in transform_allocation_sites(), 
66    transform_access_sites().  
67
68    Matrix Transposing
69    ==================
70    The idea of Matrix Transposing is organizing the matrix in a different 
71    layout such that the dimensions are reordered.
72    This could produce better cache behavior in some cases.
73
74    For example, lets look at the matrix accesses in the following loop:
75
76    for (i=0; i<N; i++)
77     for (j=0; j<M; j++)
78      access to a[i][j]
79
80    This loop can produce good cache behavior because the elements of 
81    the inner dimension are accessed sequentially.
82
83   However, if the accesses of the matrix were of the following form:
84
85   for (i=0; i<N; i++)
86    for (j=0; j<M; j++)
87      access to a[j][i]
88
89   In this loop we iterate the columns and not the rows. 
90   Therefore, replacing the rows and columns 
91   would have had an organization with better (cache) locality.
92   Replacing the dimensions of the matrix is called matrix transposing.
93
94   This  example, of course, could be enhanced to multiple dimensions matrices 
95   as well.
96
97   Since a program could include all kind of accesses, there is a decision 
98   mechanism, implemented in analyze_transpose(), which implements a  
99   heuristic that tries to determine whether to transpose the matrix or not,
100   according to the form of the more dominant accesses.
101   This decision is transferred to the flattening mechanism, and whether 
102   the matrix was transposed or not, the matrix is flattened (if possible).
103   
104   This decision making is based on profiling information and loop information.
105   If profiling information is available, decision making mechanism will be 
106   operated, otherwise the matrix will only be flattened (if possible).
107
108   Both optimizations are described in the paper "Matrix flattening and 
109   transposing in GCC" which was presented in GCC summit 2006. 
110   http://www.gccsummit.org/2006/2006-GCC-Summit-Proceedings.pdf.  */
111
112 #include "config.h"
113 #include "system.h"
114 #include "coretypes.h"
115 #include "tm.h"
116 #include "tree.h"
117 #include "rtl.h"
118 #include "c-tree.h"
119 #include "tree-inline.h"
120 #include "tree-flow.h"
121 #include "tree-flow-inline.h"
122 #include "langhooks.h"
123 #include "hashtab.h"
124 #include "toplev.h"
125 #include "flags.h"
126 #include "ggc.h"
127 #include "debug.h"
128 #include "target.h"
129 #include "cgraph.h"
130 #include "diagnostic.h"
131 #include "timevar.h"
132 #include "params.h"
133 #include "fibheap.h"
134 #include "c-common.h"
135 #include "intl.h"
136 #include "function.h"
137 #include "basic-block.h"
138 #include "cfgloop.h"
139 #include "tree-iterator.h"
140 #include "tree-pass.h"
141 #include "opts.h"
142 #include "tree-data-ref.h"
143 #include "tree-chrec.h"
144 #include "tree-scalar-evolution.h"
145
146 /* We need to collect a lot of data from the original malloc,
147    particularly as the gimplifier has converted:
148
149    orig_var = (struct_type *) malloc (x * sizeof (struct_type *));
150
151    into
152
153    T3 = <constant> ;  ** <constant> is amount to malloc; precomputed **
154    T4 = malloc (T3);
155    T5 = (struct_type *) T4;
156    orig_var = T5;
157
158    The following struct fields allow us to collect all the necessary data from
159    the gimplified program.  The comments in the struct below are all based
160    on the gimple example above.  */
161
162 struct malloc_call_data
163 {
164   gimple call_stmt;             /* Tree for "T4 = malloc (T3);"                     */
165   tree size_var;                /* Var decl for T3.                                 */
166   tree malloc_size;             /* Tree for "<constant>", the rhs assigned to T3.   */
167 };
168
169 static tree can_calculate_expr_before_stmt (tree, sbitmap);
170 static tree can_calculate_stmt_before_stmt (gimple, sbitmap);
171
172 /* The front end of the compiler, when parsing statements of the form:
173
174    var = (type_cast) malloc (sizeof (type));
175
176    always converts this single statement into the following statements
177    (GIMPLE form):
178
179    T.1 = sizeof (type);
180    T.2 = malloc (T.1);
181    T.3 = (type_cast) T.2;
182    var = T.3;
183
184    Since we need to create new malloc statements and modify the original
185    statements somewhat, we need to find all four of the above statements.
186    Currently record_call_1 (called for building cgraph edges) finds and
187    records the statements containing the actual call to malloc, but we
188    need to find the rest of the variables/statements on our own.  That
189    is what the following function does.  */
190 static void
191 collect_data_for_malloc_call (gimple stmt, struct malloc_call_data *m_data)
192 {
193   tree size_var = NULL;
194   tree malloc_fn_decl;
195   tree arg1;
196
197   gcc_assert (is_gimple_call (stmt));
198
199   malloc_fn_decl = gimple_call_fndecl (stmt);
200   if (malloc_fn_decl == NULL
201       || DECL_FUNCTION_CODE (malloc_fn_decl) != BUILT_IN_MALLOC)
202     return;
203
204   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 0);
205   size_var = arg1;
206
207   m_data->call_stmt = stmt;
208   m_data->size_var = size_var;
209   if (TREE_CODE (size_var) != VAR_DECL)
210     m_data->malloc_size = size_var;
211   else
212     m_data->malloc_size = NULL_TREE;
213 }
214
215 /* Information about matrix access site.
216    For example: if an access site of matrix arr is arr[i][j]
217    the ACCESS_SITE_INFO structure will have the address
218    of arr as its stmt.  The INDEX_INFO will hold information about the
219    initial address and index of each dimension.  */
220 struct access_site_info
221 {
222   /* The statement (INDIRECT_REF or POINTER_PLUS_EXPR).  */
223   gimple stmt;
224
225   /* In case of POINTER_PLUS_EXPR, what is the offset.  */
226   tree offset;
227
228   /* The index which created the offset.  */
229   tree index;
230
231   /* The indirection level of this statement.  */
232   int level;
233
234   /* TRUE for allocation site FALSE for access site.  */
235   bool is_alloc;
236
237   /* The function containing the access site.  */
238   tree function_decl;
239
240   /* This access is iterated in the inner most loop */
241   bool iterated_by_inner_most_loop_p;
242 };
243
244 typedef struct access_site_info *access_site_info_p;
245 DEF_VEC_P (access_site_info_p);
246 DEF_VEC_ALLOC_P (access_site_info_p, heap);
247
248 /* Information about matrix to flatten.  */
249 struct matrix_info
250 {
251   /* Decl tree of this matrix.  */
252   tree decl;
253   /* Number of dimensions; number
254      of "*" in the type declaration.  */
255   int num_dims;
256
257   /* Minimum indirection level that escapes, 0 means that
258      the whole matrix escapes, k means that dimensions
259      0 to ACTUAL_DIM - k escapes.  */
260   int min_indirect_level_escape;
261
262   gimple min_indirect_level_escape_stmt;
263
264   /* Is the matrix transposed.  */
265   bool is_transposed_p;
266
267   /* Hold the allocation site for each level (dimension).
268      We can use NUM_DIMS as the upper bound and allocate the array
269      once with this number of elements and no need to use realloc and
270      MAX_MALLOCED_LEVEL.  */
271   gimple *malloc_for_level;
272
273   int max_malloced_level;
274
275   /* The location of the allocation sites (they must be in one
276      function).  */
277   tree allocation_function_decl;
278
279   /* The calls to free for each level of indirection.  */
280   struct free_info
281   {
282     gimple stmt;
283     tree func;
284   } *free_stmts;
285
286   /* An array which holds for each dimension its size. where
287      dimension 0 is the outer most (one that contains all the others).
288    */
289   tree *dimension_size;
290
291   /* An array which holds for each dimension it's original size 
292      (before transposing and flattening take place).  */
293   tree *dimension_size_orig;
294
295   /* An array which holds for each dimension the size of the type of
296      of elements accessed in that level (in bytes).  */
297   HOST_WIDE_INT *dimension_type_size;
298
299   int dimension_type_size_len;
300
301   /* An array collecting the count of accesses for each dimension.  */
302   gcov_type *dim_hot_level;
303
304   /* An array of the accesses to be flattened.
305      elements are of type "struct access_site_info *".  */
306     VEC (access_site_info_p, heap) * access_l;
307
308   /* A map of how the dimensions will be organized at the end of 
309      the analyses.  */
310   int *dim_map;
311 };
312
313 /* In each phi node we want to record the indirection level we have when we
314    get to the phi node.  Usually we will have phi nodes with more than two
315    arguments, then we must assure that all of them get to the phi node with
316    the same indirection level, otherwise it's not safe to do the flattening.
317    So we record the information regarding the indirection level each time we
318    get to the phi node in this hash table.  */
319
320 struct matrix_access_phi_node
321 {
322   gimple phi;
323   int indirection_level;
324 };
325
326 /* We use this structure to find if the SSA variable is accessed inside the
327    tree and record the tree containing it.  */
328
329 struct ssa_acc_in_tree
330 {
331   /* The variable whose accesses in the tree we are looking for.  */
332   tree ssa_var;
333   /* The tree and code inside it the ssa_var is accessed, currently
334      it could be an INDIRECT_REF or CALL_EXPR.  */
335   enum tree_code t_code;
336   tree t_tree;
337   /* The place in the containing tree.  */
338   tree *tp;
339   tree second_op;
340   bool var_found;
341 };
342
343 static void analyze_matrix_accesses (struct matrix_info *, tree, int, bool,
344                                      sbitmap, bool);
345 static int transform_allocation_sites (void **, void *);
346 static int transform_access_sites (void **, void *);
347 static int analyze_transpose (void **, void *);
348 static int dump_matrix_reorg_analysis (void **, void *);
349
350 static bool check_transpose_p;
351
352 /* Hash function used for the phi nodes.  */
353
354 static hashval_t
355 mat_acc_phi_hash (const void *p)
356 {
357   const struct matrix_access_phi_node *const ma_phi =
358     (const struct matrix_access_phi_node *) p;
359
360   return htab_hash_pointer (ma_phi->phi);
361 }
362
363 /* Equality means phi node pointers are the same.  */
364
365 static int
366 mat_acc_phi_eq (const void *p1, const void *p2)
367 {
368   const struct matrix_access_phi_node *const phi1 =
369     (const struct matrix_access_phi_node *) p1;
370   const struct matrix_access_phi_node *const phi2 =
371     (const struct matrix_access_phi_node *) p2;
372
373   if (phi1->phi == phi2->phi)
374     return 1;
375
376   return 0;
377 }
378
379 /* Hold the PHI nodes we visit during the traversal for escaping
380    analysis.  */
381 static htab_t htab_mat_acc_phi_nodes = NULL;
382
383 /* This hash-table holds the information about the matrices we are
384    going to handle.  */
385 static htab_t matrices_to_reorg = NULL;
386
387 /* Return a hash for MTT, which is really a "matrix_info *".  */
388 static hashval_t
389 mtt_info_hash (const void *mtt)
390 {
391   return htab_hash_pointer (((const struct matrix_info *) mtt)->decl);
392 }
393
394 /* Return true if MTT1 and MTT2 (which are really both of type
395    "matrix_info *") refer to the same decl.  */
396 static int
397 mtt_info_eq (const void *mtt1, const void *mtt2)
398 {
399   const struct matrix_info *const i1 = (const struct matrix_info *) mtt1;
400   const struct matrix_info *const i2 = (const struct matrix_info *) mtt2;
401
402   if (i1->decl == i2->decl)
403     return true;
404
405   return false;
406 }
407
408 /* Return false if STMT may contain a vector expression.  
409    In this situation, all matrices should not be flattened.  */
410 static bool
411 may_flatten_matrices_1 (gimple stmt)
412 {
413   tree t;
414
415   switch (gimple_code (stmt))
416     {
417     case GIMPLE_ASSIGN:
418       if (!gimple_assign_cast_p (stmt))
419         return true;
420
421       t = gimple_assign_rhs1 (stmt);
422       while (CONVERT_EXPR_P (t))
423         {
424           if (TREE_TYPE (t) && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (t)))
425             {
426               tree pointee;
427
428               pointee = TREE_TYPE (t);
429               while (POINTER_TYPE_P (pointee))
430                 pointee = TREE_TYPE (pointee);
431               if (TREE_CODE (pointee) == VECTOR_TYPE)
432                 {
433                   if (dump_file)
434                     fprintf (dump_file,
435                              "Found vector type, don't flatten matrix\n");
436                   return false;
437                 }
438             }
439           t = TREE_OPERAND (t, 0);
440         }
441       break;
442     case GIMPLE_ASM:
443       /* Asm code could contain vector operations.  */
444       return false;
445       break;
446     default:
447       break;
448     }
449   return true;
450 }
451
452 /* Return false if there are hand-written vectors in the program.  
453    We disable the flattening in such a case.  */
454 static bool
455 may_flatten_matrices (struct cgraph_node *node)
456 {
457   tree decl;
458   struct function *func;
459   basic_block bb;
460   gimple_stmt_iterator gsi;
461
462   decl = node->decl;
463   if (node->analyzed)
464     {
465       func = DECL_STRUCT_FUNCTION (decl);
466       FOR_EACH_BB_FN (bb, func)
467         for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
468         if (!may_flatten_matrices_1 (gsi_stmt (gsi)))
469           return false;
470     }
471   return true;
472 }
473
474 /* Given a VAR_DECL, check its type to determine whether it is
475    a definition of a dynamic allocated matrix and therefore is
476    a suitable candidate for the matrix flattening optimization.
477    Return NULL if VAR_DECL is not such decl.  Otherwise, allocate
478    a MATRIX_INFO structure, fill it with the relevant information
479    and return a pointer to it.
480    TODO: handle also statically defined arrays.  */
481 static struct matrix_info *
482 analyze_matrix_decl (tree var_decl)
483 {
484   struct matrix_info *m_node, tmpmi, *mi;
485   tree var_type;
486   int dim_num = 0;
487
488   gcc_assert (matrices_to_reorg);
489
490   if (TREE_CODE (var_decl) == PARM_DECL)
491     var_type = DECL_ARG_TYPE (var_decl);
492   else if (TREE_CODE (var_decl) == VAR_DECL)
493     var_type = TREE_TYPE (var_decl);
494   else
495     return NULL;
496
497   if (!POINTER_TYPE_P (var_type))
498     return NULL;
499
500   while (POINTER_TYPE_P (var_type))
501     {
502       var_type = TREE_TYPE (var_type);
503       dim_num++;
504     }
505
506   if (dim_num <= 1)
507     return NULL;
508
509   if (!COMPLETE_TYPE_P (var_type)
510       || TREE_CODE (TYPE_SIZE_UNIT (var_type)) != INTEGER_CST)
511     return NULL;
512
513   /* Check to see if this pointer is already in there.  */
514   tmpmi.decl = var_decl;
515   mi = (struct matrix_info *) htab_find (matrices_to_reorg, &tmpmi);
516
517   if (mi)
518     return NULL;
519
520   /* Record the matrix.  */
521
522   m_node = (struct matrix_info *) xcalloc (1, sizeof (struct matrix_info));
523   m_node->decl = var_decl;
524   m_node->num_dims = dim_num;
525   m_node->free_stmts
526     = (struct free_info *) xcalloc (dim_num, sizeof (struct free_info));
527
528   /* Init min_indirect_level_escape to -1 to indicate that no escape
529      analysis has been done yet.  */
530   m_node->min_indirect_level_escape = -1;
531   m_node->is_transposed_p = false;
532
533   return m_node;
534 }
535
536 /* Free matrix E.  */
537 static void
538 mat_free (void *e)
539 {
540   struct matrix_info *mat = (struct matrix_info *) e;
541
542   if (!mat)
543     return;
544
545   if (mat->free_stmts)
546     free (mat->free_stmts);
547   if (mat->dim_hot_level)
548     free (mat->dim_hot_level);
549   if (mat->malloc_for_level)
550     free (mat->malloc_for_level);
551 }
552
553 /* Find all potential matrices.
554    TODO: currently we handle only multidimensional
555    dynamically allocated arrays.  */
556 static void
557 find_matrices_decl (void)
558 {
559   struct matrix_info *tmp;
560   PTR *slot;
561   struct varpool_node *vnode;
562
563   gcc_assert (matrices_to_reorg);
564
565   /* For every global variable in the program:
566      Check to see if it's of a candidate type and record it.  */
567   for (vnode = varpool_nodes_queue; vnode; vnode = vnode->next_needed)
568     {
569       tree var_decl = vnode->decl;
570
571       if (!var_decl || TREE_CODE (var_decl) != VAR_DECL)
572         continue;
573
574       if (matrices_to_reorg)
575         if ((tmp = analyze_matrix_decl (var_decl)))
576           {
577             if (!TREE_ADDRESSABLE (var_decl))
578               {
579                 slot = htab_find_slot (matrices_to_reorg, tmp, INSERT);
580                 *slot = tmp;
581               }
582           }
583     }
584   return;
585 }
586
587 /* Mark that the matrix MI escapes at level L.  */
588 static void
589 mark_min_matrix_escape_level (struct matrix_info *mi, int l, gimple s)
590 {
591   if (mi->min_indirect_level_escape == -1
592       || (mi->min_indirect_level_escape > l))
593     {
594       mi->min_indirect_level_escape = l;
595       mi->min_indirect_level_escape_stmt = s;
596     }
597 }
598
599 /* Find if the SSA variable is accessed inside the
600    tree and record the tree containing it.
601    The only relevant uses are the case of SSA_NAME, or SSA inside
602    INDIRECT_REF, PLUS_EXPR, POINTER_PLUS_EXPR, MULT_EXPR.  */
603 static void
604 ssa_accessed_in_tree (tree t, struct ssa_acc_in_tree *a)
605 {
606   a->t_code = TREE_CODE (t);
607   switch (a->t_code)
608     {
609     case SSA_NAME:
610       if (t == a->ssa_var)
611         a->var_found = true;
612       break;
613     case INDIRECT_REF:
614       if (SSA_VAR_P (TREE_OPERAND (t, 0))
615           && TREE_OPERAND (t, 0) == a->ssa_var)
616         a->var_found = true;
617       break;
618     default:
619       break;
620     }
621 }
622
623 /* Find if the SSA variable is accessed on the right hand side of
624    gimple call STMT. */
625
626 static void
627 ssa_accessed_in_call_rhs (gimple stmt, struct ssa_acc_in_tree *a)
628 {
629   tree decl;
630   tree arg;
631   size_t i;
632
633   a->t_code = CALL_EXPR;
634   for (i = 0; i < gimple_call_num_args (stmt); i++)
635     {
636       arg = gimple_call_arg (stmt, i);
637       if (arg == a->ssa_var)
638         {
639           a->var_found = true;
640           decl = gimple_call_fndecl (stmt);
641           a->t_tree = decl;
642           break;
643         }
644     }
645 }
646
647 /* Find if the SSA variable is accessed on the right hand side of
648    gimple assign STMT. */
649
650 static void
651 ssa_accessed_in_assign_rhs (gimple stmt, struct ssa_acc_in_tree *a)
652 {
653
654   a->t_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
655   switch (a->t_code)
656     {
657       tree op1, op2;
658
659     case SSA_NAME:
660     case INDIRECT_REF:
661     CASE_CONVERT:
662     case VIEW_CONVERT_EXPR:
663       ssa_accessed_in_tree (gimple_assign_rhs1 (stmt), a);
664       break;
665     case POINTER_PLUS_EXPR:
666     case PLUS_EXPR:
667     case MULT_EXPR:
668       op1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
669       op2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
670
671       if (op1 == a->ssa_var)
672         {
673           a->var_found = true;
674           a->second_op = op2;
675         }
676       else if (op2 == a->ssa_var)
677         {
678           a->var_found = true;
679           a->second_op = op1;
680         }
681       break;
682     default:
683       break;
684     }
685 }
686
687 /* Record the access/allocation site information for matrix MI so we can 
688    handle it later in transformation.  */
689 static void
690 record_access_alloc_site_info (struct matrix_info *mi, gimple stmt, tree offset,
691                                tree index, int level, bool is_alloc)
692 {
693   struct access_site_info *acc_info;
694
695   if (!mi->access_l)
696     mi->access_l = VEC_alloc (access_site_info_p, heap, 100);
697
698   acc_info
699     = (struct access_site_info *)
700     xcalloc (1, sizeof (struct access_site_info));
701   acc_info->stmt = stmt;
702   acc_info->offset = offset;
703   acc_info->index = index;
704   acc_info->function_decl = current_function_decl;
705   acc_info->level = level;
706   acc_info->is_alloc = is_alloc;
707
708   VEC_safe_push (access_site_info_p, heap, mi->access_l, acc_info);
709
710 }
711
712 /* Record the malloc as the allocation site of the given LEVEL.  But
713    first we Make sure that all the size parameters passed to malloc in
714    all the allocation sites could be pre-calculated before the call to
715    the malloc of level 0 (the main malloc call).  */
716 static void
717 add_allocation_site (struct matrix_info *mi, gimple stmt, int level)
718 {
719   struct malloc_call_data mcd;
720
721   /* Make sure that the allocation sites are in the same function.  */
722   if (!mi->allocation_function_decl)
723     mi->allocation_function_decl = current_function_decl;
724   else if (mi->allocation_function_decl != current_function_decl)
725     {
726       int min_malloc_level;
727
728       gcc_assert (mi->malloc_for_level);
729
730       /* Find the minimum malloc level that already has been seen;
731          we known its allocation function must be
732          MI->allocation_function_decl since it's different than
733          CURRENT_FUNCTION_DECL then the escaping level should be
734          MIN (LEVEL, MIN_MALLOC_LEVEL) - 1 , and the allocation function
735          must be set accordingly.  */
736       for (min_malloc_level = 0;
737            min_malloc_level < mi->max_malloced_level
738            && mi->malloc_for_level[min_malloc_level]; min_malloc_level++);
739       if (level < min_malloc_level)
740         {
741           mi->allocation_function_decl = current_function_decl;
742           mark_min_matrix_escape_level (mi, min_malloc_level, stmt);
743         }
744       else
745         {
746           mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
747           /* cannot be that (level == min_malloc_level) 
748              we would have returned earlier.  */
749           return;
750         }
751     }
752
753   /* Find the correct malloc information.  */
754   collect_data_for_malloc_call (stmt, &mcd);
755
756   /* We accept only calls to malloc function; we do not accept
757      calls like calloc and realloc.  */
758   if (!mi->malloc_for_level)
759     {
760       mi->malloc_for_level = XCNEWVEC (gimple, level + 1);
761       mi->max_malloced_level = level + 1;
762     }
763   else if (mi->max_malloced_level <= level)
764     {
765       mi->malloc_for_level
766         = XRESIZEVEC (gimple, mi->malloc_for_level, level + 1);
767
768       /* Zero the newly allocated items.  */
769       memset (&(mi->malloc_for_level[mi->max_malloced_level + 1]),
770               0, (level - mi->max_malloced_level) * sizeof (tree));
771
772       mi->max_malloced_level = level + 1;
773     }
774   mi->malloc_for_level[level] = stmt;
775 }
776
777 /* Given an assignment statement STMT that we know that its
778    left-hand-side is the matrix MI variable, we traverse the immediate
779    uses backwards until we get to a malloc site.  We make sure that
780    there is one and only one malloc site that sets this variable.  When
781    we are performing the flattening we generate a new variable that
782    will hold the size for each dimension; each malloc that allocates a
783    dimension has the size parameter; we use that parameter to
784    initialize the dimension size variable so we can use it later in
785    the address calculations.  LEVEL is the dimension we're inspecting.  
786    Return if STMT is related to an allocation site.  */
787
788 static void
789 analyze_matrix_allocation_site (struct matrix_info *mi, gimple stmt,
790                                 int level, sbitmap visited)
791 {
792   if (gimple_assign_copy_p (stmt) || gimple_assign_cast_p (stmt))
793     {
794       tree rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
795
796       if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
797         {
798           gimple def = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
799
800           analyze_matrix_allocation_site (mi, def, level, visited);
801           return;
802         }
803       /* If we are back to the original matrix variable then we
804          are sure that this is analyzed as an access site.  */
805       else if (rhs == mi->decl)
806         return;
807     }
808   /* A result of call to malloc.  */
809   else if (is_gimple_call (stmt))
810     {
811       int call_flags = gimple_call_flags (stmt);
812
813       if (!(call_flags & ECF_MALLOC))
814         {
815           mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
816           return;
817         }
818       else
819         {
820           tree malloc_fn_decl;
821           const char *malloc_fname;
822
823           malloc_fn_decl = gimple_call_fndecl (stmt);
824           if (malloc_fn_decl == NULL_TREE)
825             {
826               mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
827               return;
828             }
829           malloc_fname = IDENTIFIER_POINTER (DECL_NAME (malloc_fn_decl));
830           if (DECL_FUNCTION_CODE (malloc_fn_decl) != BUILT_IN_MALLOC)
831             {
832               if (dump_file)
833                 fprintf (dump_file,
834                          "Matrix %s is an argument to function %s\n",
835                          get_name (mi->decl), get_name (malloc_fn_decl));
836               mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
837               return;
838             }
839         }
840       /* This is a call to malloc of level 'level'.  
841          mi->max_malloced_level-1 == level  means that we've 
842          seen a malloc statement of level 'level' before.  
843          If the statement is not the same one that we've 
844          seen before, then there's another malloc statement 
845          for the same level, which means that we need to mark 
846          it escaping.  */
847       if (mi->malloc_for_level
848           && mi->max_malloced_level-1 == level
849           && mi->malloc_for_level[level] != stmt)
850         {
851           mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
852           return;
853         }
854       else
855         add_allocation_site (mi, stmt, level);
856       return;
857     }
858   /* Looks like we don't know what is happening in this
859      statement so be in the safe side and mark it as escaping.  */
860   mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
861 }
862
863 /* The transposing decision making.
864    In order to to calculate the profitability of transposing, we collect two 
865    types of information regarding the accesses:
866    1. profiling information used to express the hotness of an access, that
867    is how often the matrix is accessed by this access site (count of the 
868    access site). 
869    2. which dimension in the access site is iterated by the inner
870    most loop containing this access.
871
872    The matrix will have a calculated value of weighted hotness for each 
873    dimension.
874    Intuitively the hotness level of a dimension is a function of how 
875    many times it was the most frequently accessed dimension in the 
876    highly executed access sites of this matrix.
877
878    As computed by following equation:
879    m      n 
880    __   __  
881    \    \  dim_hot_level[i] +=   
882    /_   /_
883    j     i 
884                  acc[j]->dim[i]->iter_by_inner_loop * count(j)
885
886   Where n is the number of dims and m is the number of the matrix
887   access sites. acc[j]->dim[i]->iter_by_inner_loop is 1 if acc[j]
888   iterates over dim[i] in innermost loop, and is 0 otherwise.
889
890   The organization of the new matrix should be according to the
891   hotness of each dimension. The hotness of the dimension implies
892   the locality of the elements.*/
893 static int
894 analyze_transpose (void **slot, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
895 {
896   struct matrix_info *mi = (struct matrix_info *) *slot;
897   int min_escape_l = mi->min_indirect_level_escape;
898   struct loop *loop;
899   affine_iv iv;
900   struct access_site_info *acc_info;
901   int i;
902
903   if (min_escape_l < 2 || !mi->access_l)
904     {
905       if (mi->access_l)
906         {
907           for (i = 0;
908                VEC_iterate (access_site_info_p, mi->access_l, i, acc_info);
909                i++)
910             free (acc_info);
911           VEC_free (access_site_info_p, heap, mi->access_l);
912
913         }
914       return 1;
915     }
916   if (!mi->dim_hot_level)
917     mi->dim_hot_level =
918       (gcov_type *) xcalloc (min_escape_l, sizeof (gcov_type));
919
920
921   for (i = 0; VEC_iterate (access_site_info_p, mi->access_l, i, acc_info);
922        i++)
923     {
924       if (gimple_assign_rhs_code (acc_info->stmt) == POINTER_PLUS_EXPR
925           && acc_info->level < min_escape_l)
926         {
927           loop = loop_containing_stmt (acc_info->stmt);
928           if (!loop || loop->inner)
929             {
930               free (acc_info);
931               continue;
932             }
933           if (simple_iv (loop, acc_info->stmt, acc_info->offset, &iv, true))
934             {
935               if (iv.step != NULL)
936                 {
937                   HOST_WIDE_INT istep;
938
939                   istep = int_cst_value (iv.step);
940                   if (istep != 0)
941                     {
942                       acc_info->iterated_by_inner_most_loop_p = 1;
943                       mi->dim_hot_level[acc_info->level] +=
944                         gimple_bb (acc_info->stmt)->count;
945                     }
946
947                 }
948             }
949         }
950       free (acc_info);
951     }
952   VEC_free (access_site_info_p, heap, mi->access_l);
953
954   return 1;
955 }
956
957 /* Find the index which defines the OFFSET from base.  
958    We walk from use to def until we find how the offset was defined.  */
959 static tree
960 get_index_from_offset (tree offset, gimple def_stmt)
961 {
962   tree op1, op2, index;
963
964   if (gimple_code (def_stmt) == GIMPLE_PHI)
965     return NULL;
966   if ((gimple_assign_copy_p (def_stmt) || gimple_assign_cast_p (def_stmt))
967       && TREE_CODE (gimple_assign_rhs1 (def_stmt)) == SSA_NAME)
968     return get_index_from_offset (offset,
969                                   SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (def_stmt)));
970   else if (is_gimple_assign (def_stmt)
971            && gimple_assign_rhs_code (def_stmt) == MULT_EXPR)
972     {
973       op1 = gimple_assign_rhs1 (def_stmt);
974       op2 = gimple_assign_rhs2 (def_stmt);
975       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST && TREE_CODE (op2) != INTEGER_CST)
976         return NULL;
977       index = (TREE_CODE (op1) == INTEGER_CST) ? op2 : op1;
978       return index;
979     }
980   else
981     return NULL_TREE;
982 }
983
984 /* update MI->dimension_type_size[CURRENT_INDIRECT_LEVEL] with the size
985    of the type related to the SSA_VAR, or the type related to the
986    lhs of STMT, in the case that it is an INDIRECT_REF.  */
987 static void
988 update_type_size (struct matrix_info *mi, gimple stmt, tree ssa_var,
989                   int current_indirect_level)
990 {
991   tree lhs;
992   HOST_WIDE_INT type_size;
993
994   /* Update type according to the type of the INDIRECT_REF expr.   */
995   if (is_gimple_assign (stmt)
996       && TREE_CODE (gimple_assign_lhs (stmt)) == INDIRECT_REF)
997     {
998       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
999       gcc_assert (POINTER_TYPE_P
1000                   (TREE_TYPE (SSA_NAME_VAR (TREE_OPERAND (lhs, 0)))));
1001       type_size =
1002         int_size_in_bytes (TREE_TYPE
1003                            (TREE_TYPE
1004                             (SSA_NAME_VAR (TREE_OPERAND (lhs, 0)))));
1005     }
1006   else
1007     type_size = int_size_in_bytes (TREE_TYPE (ssa_var));
1008
1009   /* Record the size of elements accessed (as a whole)
1010      in the current indirection level (dimension).  If the size of
1011      elements is not known at compile time, mark it as escaping.  */
1012   if (type_size <= 0)
1013     mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, stmt);
1014   else
1015     {
1016       int l = current_indirect_level;
1017
1018       if (!mi->dimension_type_size)
1019         {
1020           mi->dimension_type_size
1021             = (HOST_WIDE_INT *) xcalloc (l + 1, sizeof (HOST_WIDE_INT));
1022           mi->dimension_type_size_len = l + 1;
1023         }
1024       else if (mi->dimension_type_size_len < l + 1)
1025         {
1026           mi->dimension_type_size
1027             = (HOST_WIDE_INT *) xrealloc (mi->dimension_type_size,
1028                                           (l + 1) * sizeof (HOST_WIDE_INT));
1029           memset (&mi->dimension_type_size[mi->dimension_type_size_len],
1030                   0, (l + 1 - mi->dimension_type_size_len)
1031                   * sizeof (HOST_WIDE_INT));
1032           mi->dimension_type_size_len = l + 1;
1033         }
1034       /* Make sure all the accesses in the same level have the same size
1035          of the type.  */
1036       if (!mi->dimension_type_size[l])
1037         mi->dimension_type_size[l] = type_size;
1038       else if (mi->dimension_type_size[l] != type_size)
1039         mark_min_matrix_escape_level (mi, l, stmt);
1040     }
1041 }
1042
1043 /* USE_STMT represents a GIMPLE_CALL, where one of the arguments is the 
1044    ssa var that we want to check because it came from some use of matrix 
1045    MI.  CURRENT_INDIRECT_LEVEL is the indirection level we reached so 
1046    far.  */
1047
1048 static int
1049 analyze_accesses_for_call_stmt (struct matrix_info *mi, tree ssa_var,
1050                                 gimple use_stmt, int current_indirect_level)
1051 {
1052   tree fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
1053
1054   if (gimple_call_lhs (use_stmt))
1055     {
1056       tree lhs = gimple_call_lhs (use_stmt);
1057       struct ssa_acc_in_tree lhs_acc, rhs_acc;
1058
1059       memset (&lhs_acc, 0, sizeof (lhs_acc));
1060       memset (&rhs_acc, 0, sizeof (rhs_acc));
1061
1062       lhs_acc.ssa_var = ssa_var;
1063       lhs_acc.t_code = ERROR_MARK;
1064       ssa_accessed_in_tree (lhs, &lhs_acc);
1065       rhs_acc.ssa_var = ssa_var;
1066       rhs_acc.t_code = ERROR_MARK;
1067       ssa_accessed_in_call_rhs (use_stmt, &rhs_acc);
1068
1069       /* The SSA must be either in the left side or in the right side,
1070          to understand what is happening.
1071          In case the SSA_NAME is found in both sides we should be escaping
1072          at this level because in this case we cannot calculate the
1073          address correctly.  */
1074       if ((lhs_acc.var_found && rhs_acc.var_found
1075            && lhs_acc.t_code == INDIRECT_REF)
1076           || (!rhs_acc.var_found && !lhs_acc.var_found))
1077         {
1078           mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, use_stmt);
1079           return current_indirect_level;
1080         }
1081       gcc_assert (!rhs_acc.var_found || !lhs_acc.var_found);
1082
1083       /* If we are storing to the matrix at some level, then mark it as
1084          escaping at that level.  */
1085       if (lhs_acc.var_found)
1086         {
1087           int l = current_indirect_level + 1;
1088
1089           gcc_assert (lhs_acc.t_code == INDIRECT_REF);
1090           mark_min_matrix_escape_level (mi, l, use_stmt);
1091           return current_indirect_level;
1092         }
1093     }
1094
1095   if (fndecl)
1096     {
1097       if (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) != BUILT_IN_FREE)
1098         {
1099           if (dump_file)
1100             fprintf (dump_file,
1101                      "Matrix %s: Function call %s, level %d escapes.\n",
1102                      get_name (mi->decl), get_name (fndecl),
1103                      current_indirect_level);
1104           mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, use_stmt);
1105         }
1106       else if (mi->free_stmts[current_indirect_level].stmt != NULL
1107                && mi->free_stmts[current_indirect_level].stmt != use_stmt)
1108         mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, use_stmt);
1109       else
1110         {
1111           /*Record the free statements so we can delete them
1112              later. */
1113           int l = current_indirect_level;
1114
1115           mi->free_stmts[l].stmt = use_stmt;
1116           mi->free_stmts[l].func = current_function_decl;
1117         }
1118     }
1119   return current_indirect_level;
1120 }
1121
1122 /* USE_STMT represents a phi node of the ssa var that we want to 
1123    check  because it came from some use of matrix 
1124    MI.
1125    We check all the escaping levels that get to the PHI node
1126    and make sure they are all the same escaping;
1127    if not (which is rare) we let the escaping level be the
1128    minimum level that gets into that PHI because starting from
1129    that level we cannot expect the behavior of the indirections.  
1130    CURRENT_INDIRECT_LEVEL is the indirection level we reached so far.  */
1131
1132 static void
1133 analyze_accesses_for_phi_node (struct matrix_info *mi, gimple use_stmt,
1134                                int current_indirect_level, sbitmap visited,
1135                                bool record_accesses)
1136 {
1137
1138   struct matrix_access_phi_node tmp_maphi, *maphi, **pmaphi;
1139
1140   tmp_maphi.phi = use_stmt;
1141   if ((maphi = (struct matrix_access_phi_node *)
1142        htab_find (htab_mat_acc_phi_nodes, &tmp_maphi)))
1143     {
1144       if (maphi->indirection_level == current_indirect_level)
1145         return;
1146       else
1147         {
1148           int level = MIN (maphi->indirection_level,
1149                            current_indirect_level);
1150           size_t j;
1151           gimple stmt = NULL;
1152
1153           maphi->indirection_level = level;
1154           for (j = 0; j < gimple_phi_num_args (use_stmt); j++)
1155             {
1156               tree def = PHI_ARG_DEF (use_stmt, j);
1157
1158               if (gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (def)) != GIMPLE_PHI)
1159                 stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
1160             }
1161           mark_min_matrix_escape_level (mi, level, stmt);
1162         }
1163       return;
1164     }
1165   maphi = (struct matrix_access_phi_node *)
1166     xcalloc (1, sizeof (struct matrix_access_phi_node));
1167   maphi->phi = use_stmt;
1168   maphi->indirection_level = current_indirect_level;
1169
1170   /* Insert to hash table.  */
1171   pmaphi = (struct matrix_access_phi_node **)
1172     htab_find_slot (htab_mat_acc_phi_nodes, maphi, INSERT);
1173   gcc_assert (pmaphi);
1174   *pmaphi = maphi;
1175
1176   if (!TEST_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (use_stmt))))
1177     {
1178       SET_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (use_stmt)));
1179       analyze_matrix_accesses (mi, PHI_RESULT (use_stmt),
1180                                current_indirect_level, false, visited,
1181                                record_accesses);
1182       RESET_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (use_stmt)));
1183     }
1184 }
1185
1186 /* USE_STMT represents an assign statement (the rhs or lhs include 
1187    the ssa var that we want to check  because it came from some use of matrix 
1188    MI.  CURRENT_INDIRECT_LEVEL is the indirection level we reached so far.  */
1189
1190 static int
1191 analyze_accesses_for_assign_stmt (struct matrix_info *mi, tree ssa_var,
1192                                   gimple use_stmt, int current_indirect_level,
1193                                   bool last_op, sbitmap visited,
1194                                   bool record_accesses)
1195 {
1196   tree lhs = gimple_get_lhs (use_stmt);
1197   struct ssa_acc_in_tree lhs_acc, rhs_acc;
1198
1199   memset (&lhs_acc, 0, sizeof (lhs_acc));
1200   memset (&rhs_acc, 0, sizeof (rhs_acc));
1201
1202   lhs_acc.ssa_var = ssa_var;
1203   lhs_acc.t_code = ERROR_MARK;
1204   ssa_accessed_in_tree (lhs, &lhs_acc);
1205   rhs_acc.ssa_var = ssa_var;
1206   rhs_acc.t_code = ERROR_MARK;
1207   ssa_accessed_in_assign_rhs (use_stmt, &rhs_acc);
1208
1209   /* The SSA must be either in the left side or in the right side,
1210      to understand what is happening.
1211      In case the SSA_NAME is found in both sides we should be escaping
1212      at this level because in this case we cannot calculate the
1213      address correctly.  */
1214   if ((lhs_acc.var_found && rhs_acc.var_found
1215        && lhs_acc.t_code == INDIRECT_REF)
1216       || (!rhs_acc.var_found && !lhs_acc.var_found))
1217     {
1218       mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, use_stmt);
1219       return current_indirect_level;
1220     }
1221   gcc_assert (!rhs_acc.var_found || !lhs_acc.var_found);
1222
1223   /* If we are storing to the matrix at some level, then mark it as
1224      escaping at that level.  */
1225   if (lhs_acc.var_found)
1226     {
1227       int l = current_indirect_level + 1;
1228
1229       gcc_assert (lhs_acc.t_code == INDIRECT_REF);
1230
1231       if (!(gimple_assign_copy_p (use_stmt)
1232             || gimple_assign_cast_p (use_stmt))
1233           || (TREE_CODE (gimple_assign_rhs1 (use_stmt)) != SSA_NAME))
1234         mark_min_matrix_escape_level (mi, l, use_stmt);
1235       else
1236         {
1237           gimple def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (use_stmt));
1238           analyze_matrix_allocation_site (mi, def_stmt, l, visited);
1239           if (record_accesses)
1240             record_access_alloc_site_info (mi, use_stmt, NULL_TREE,
1241                                            NULL_TREE, l, true);
1242           update_type_size (mi, use_stmt, NULL, l);
1243         }
1244       return current_indirect_level;
1245     }
1246   /* Now, check the right-hand-side, to see how the SSA variable 
1247      is used.  */
1248   if (rhs_acc.var_found)
1249     {
1250       if (rhs_acc.t_code != INDIRECT_REF
1251           && rhs_acc.t_code != POINTER_PLUS_EXPR && rhs_acc.t_code != SSA_NAME)
1252         {
1253           mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level, use_stmt);
1254           return current_indirect_level;
1255         }
1256       /* If the access in the RHS has an indirection increase the
1257          indirection level.  */
1258       if (rhs_acc.t_code == INDIRECT_REF)
1259         {
1260           if (record_accesses)
1261             record_access_alloc_site_info (mi, use_stmt, NULL_TREE,
1262                                            NULL_TREE,
1263                                            current_indirect_level, true);
1264           current_indirect_level += 1;
1265         }
1266       else if (rhs_acc.t_code == POINTER_PLUS_EXPR)
1267         {
1268           gcc_assert (rhs_acc.second_op);
1269           if (last_op)
1270             /* Currently we support only one PLUS expression on the
1271                SSA_NAME that holds the base address of the current
1272                indirection level; to support more general case there
1273                is a need to hold a stack of expressions and regenerate
1274                the calculation later.  */
1275             mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level,
1276                                           use_stmt);
1277           else
1278             {
1279               tree index;
1280               tree op1, op2;
1281
1282               op1 = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
1283               op2 = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
1284
1285               op2 = (op1 == ssa_var) ? op2 : op1;
1286               if (TREE_CODE (op2) == INTEGER_CST)
1287                 index =
1288                   build_int_cst (TREE_TYPE (op1),
1289                                  TREE_INT_CST_LOW (op2) /
1290                                  int_size_in_bytes (TREE_TYPE (op1)));
1291               else
1292                 {
1293                   index =
1294                     get_index_from_offset (op2, SSA_NAME_DEF_STMT (op2));
1295                   if (index == NULL_TREE)
1296                     {
1297                       mark_min_matrix_escape_level (mi,
1298                                                     current_indirect_level,
1299                                                     use_stmt);
1300                       return current_indirect_level;
1301                     }
1302                 }
1303               if (record_accesses)
1304                 record_access_alloc_site_info (mi, use_stmt, op2,
1305                                                index,
1306                                                current_indirect_level, false);
1307             }
1308         }
1309       /* If we are storing this level of indirection mark it as
1310          escaping.  */
1311       if (lhs_acc.t_code == INDIRECT_REF || TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1312         {
1313           int l = current_indirect_level;
1314
1315           /* One exception is when we are storing to the matrix
1316              variable itself; this is the case of malloc, we must make
1317              sure that it's the one and only one call to malloc so 
1318              we call analyze_matrix_allocation_site to check 
1319              this out.  */
1320           if (TREE_CODE (lhs) != VAR_DECL || lhs != mi->decl)
1321             mark_min_matrix_escape_level (mi, current_indirect_level,
1322                                           use_stmt);
1323           else
1324             {
1325               /* Also update the escaping level.  */
1326               analyze_matrix_allocation_site (mi, use_stmt, l, visited);
1327               if (record_accesses)
1328                 record_access_alloc_site_info (mi, use_stmt, NULL_TREE,
1329                                                NULL_TREE, l, true);
1330             }
1331         }
1332       else
1333         {
1334           /* We are placing it in an SSA, follow that SSA.  */
1335           analyze_matrix_accesses (mi, lhs,
1336                                    current_indirect_level,
1337                                    rhs_acc.t_code == POINTER_PLUS_EXPR,
1338                                    visited, record_accesses);
1339         }
1340     }
1341   return current_indirect_level;
1342 }
1343
1344 /* Given a SSA_VAR (coming from a use statement of the matrix MI), 
1345    follow its uses and level of indirection and find out the minimum
1346    indirection level it escapes in (the highest dimension) and the maximum
1347    level it is accessed in (this will be the actual dimension of the
1348    matrix).  The information is accumulated in MI.
1349    We look at the immediate uses, if one escapes we finish; if not,
1350    we make a recursive call for each one of the immediate uses of the
1351    resulting SSA name.  */
1352 static void
1353 analyze_matrix_accesses (struct matrix_info *mi, tree ssa_var,
1354                          int current_indirect_level, bool last_op,
1355                          sbitmap visited, bool record_accesses)
1356 {
1357   imm_use_iterator imm_iter;
1358   use_operand_p use_p;
1359
1360   update_type_size (mi, SSA_NAME_DEF_STMT (ssa_var), ssa_var,
1361                     current_indirect_level);
1362
1363   /* We don't go beyond the escaping level when we are performing the
1364      flattening.  NOTE: we keep the last indirection level that doesn't
1365      escape.  */
1366   if (mi->min_indirect_level_escape > -1
1367       && mi->min_indirect_level_escape <= current_indirect_level)
1368     return;
1369
1370 /* Now go over the uses of the SSA_NAME and check how it is used in
1371    each one of them.  We are mainly looking for the pattern INDIRECT_REF,
1372    then a POINTER_PLUS_EXPR, then INDIRECT_REF etc.  while in between there could
1373    be any number of copies and casts.  */
1374   gcc_assert (TREE_CODE (ssa_var) == SSA_NAME);
1375
1376   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, ssa_var)
1377   {
1378     gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
1379     if (gimple_code (use_stmt) == GIMPLE_PHI)
1380       /* We check all the escaping levels that get to the PHI node
1381          and make sure they are all the same escaping;
1382          if not (which is rare) we let the escaping level be the
1383          minimum level that gets into that PHI because starting from
1384          that level we cannot expect the behavior of the indirections.  */
1385
1386       analyze_accesses_for_phi_node (mi, use_stmt, current_indirect_level,
1387                                      visited, record_accesses);
1388
1389     else if (is_gimple_call (use_stmt))
1390       analyze_accesses_for_call_stmt (mi, ssa_var, use_stmt,
1391                                       current_indirect_level);
1392     else if (is_gimple_assign (use_stmt))
1393       current_indirect_level =
1394         analyze_accesses_for_assign_stmt (mi, ssa_var, use_stmt,
1395                                           current_indirect_level, last_op,
1396                                           visited, record_accesses);
1397   }
1398 }
1399
1400 typedef struct 
1401 {
1402   tree fn;
1403   gimple stmt;
1404 } check_var_data;
1405
1406 /* A walk_tree function to go over the VAR_DECL, PARM_DECL nodes of
1407    the malloc size expression and check that those aren't changed
1408    over the function.  */
1409 static tree
1410 check_var_notmodified_p (tree * tp, int *walk_subtrees, void *data)
1411 {
1412   basic_block bb;
1413   tree t = *tp;
1414   check_var_data *callback_data = (check_var_data*) data;
1415   tree fn = callback_data->fn;
1416   gimple_stmt_iterator gsi;
1417   gimple stmt;
1418
1419   if (TREE_CODE (t) != VAR_DECL && TREE_CODE (t) != PARM_DECL)
1420     return NULL_TREE;
1421
1422   FOR_EACH_BB_FN (bb, DECL_STRUCT_FUNCTION (fn))
1423   {
1424     for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1425       {
1426         stmt = gsi_stmt (gsi);
1427         if (!is_gimple_assign (stmt) && !is_gimple_call (stmt))
1428           continue;
1429         if (gimple_get_lhs (stmt) == t)
1430           {
1431             callback_data->stmt = stmt;
1432             return t;
1433           }
1434       }
1435   }
1436   *walk_subtrees = 1;
1437   return NULL_TREE;
1438 }
1439
1440 /* Go backwards in the use-def chains and find out the expression
1441    represented by the possible SSA name in STMT, until it is composed
1442    of only VAR_DECL, PARM_DECL and INT_CST.  In case of phi nodes
1443    we make sure that all the arguments represent the same subexpression,
1444    otherwise we fail.  */
1445
1446 static tree
1447 can_calculate_stmt_before_stmt (gimple stmt, sbitmap visited)
1448 {
1449   tree op1, op2, res;
1450   enum tree_code code;
1451
1452   switch (gimple_code (stmt))
1453     {
1454     case GIMPLE_ASSIGN:
1455       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1456       op1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1457         
1458       switch (code)
1459         {
1460         case POINTER_PLUS_EXPR:
1461         case PLUS_EXPR:
1462         case MINUS_EXPR:
1463         case MULT_EXPR:
1464
1465           op2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1466           op1 = can_calculate_expr_before_stmt (op1, visited);
1467           if (!op1)
1468             return NULL_TREE;
1469           op2 = can_calculate_expr_before_stmt (op2, visited);
1470           if (op2)
1471             return fold_build2 (code, gimple_expr_type (stmt), op1, op2);
1472           return NULL_TREE;
1473
1474         CASE_CONVERT:
1475           res = can_calculate_expr_before_stmt (op1, visited);
1476           if (res != NULL_TREE)
1477             return build1 (code, gimple_expr_type (stmt), res);
1478           else
1479             return NULL_TREE;
1480
1481         default:
1482           if (gimple_assign_single_p (stmt))
1483             return can_calculate_expr_before_stmt (op1, visited);
1484           else
1485             return NULL_TREE;
1486         }
1487
1488     case GIMPLE_PHI:
1489       {
1490         size_t j;
1491
1492         res = NULL_TREE;
1493         /* Make sure all the arguments represent the same value.  */
1494         for (j = 0; j < gimple_phi_num_args (stmt); j++)
1495           {
1496             tree new_res;
1497             tree def = PHI_ARG_DEF (stmt, j);
1498
1499             new_res = can_calculate_expr_before_stmt (def, visited);
1500             if (res == NULL_TREE)
1501               res = new_res;
1502             else if (!new_res || !expressions_equal_p (res, new_res))
1503               return NULL_TREE;
1504           }
1505         return res;
1506       }
1507
1508     default:
1509       return NULL_TREE;
1510     }
1511 }
1512
1513 /* Go backwards in the use-def chains and find out the expression
1514    represented by the possible SSA name in EXPR, until it is composed
1515    of only VAR_DECL, PARM_DECL and INT_CST.  In case of phi nodes
1516    we make sure that all the arguments represent the same subexpression,
1517    otherwise we fail.  */
1518 static tree
1519 can_calculate_expr_before_stmt (tree expr, sbitmap visited)
1520 {
1521   gimple def_stmt;
1522   tree res;
1523
1524   switch (TREE_CODE (expr))
1525     {
1526     case SSA_NAME:
1527       /* Case of loop, we don't know to represent this expression.  */
1528       if (TEST_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (expr)))
1529         return NULL_TREE;
1530
1531       SET_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (expr));
1532       def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
1533       res = can_calculate_stmt_before_stmt (def_stmt, visited);
1534       RESET_BIT (visited, SSA_NAME_VERSION (expr));
1535       return res;
1536     case VAR_DECL:
1537     case PARM_DECL:
1538     case INTEGER_CST:
1539       return expr;
1540
1541     default:
1542       return NULL_TREE;
1543     }
1544 }
1545
1546 /* There should be only one allocation function for the dimensions
1547    that don't escape. Here we check the allocation sites in this
1548    function. We must make sure that all the dimensions are allocated
1549    using malloc and that the malloc size parameter expression could be
1550    pre-calculated before the call to the malloc of dimension 0.
1551
1552    Given a candidate matrix for flattening -- MI -- check if it's
1553    appropriate for flattening -- we analyze the allocation
1554    sites that we recorded in the previous analysis.  The result of the
1555    analysis is a level of indirection (matrix dimension) in which the
1556    flattening is safe.  We check the following conditions:
1557    1. There is only one allocation site for each dimension.
1558    2. The allocation sites of all the dimensions are in the same
1559       function.
1560       (The above two are being taken care of during the analysis when
1561       we check the allocation site).
1562    3. All the dimensions that we flatten are allocated at once; thus
1563       the total size must be known before the allocation of the
1564       dimension 0 (top level) -- we must make sure we represent the
1565       size of the allocation as an expression of global parameters or
1566       constants and that those doesn't change over the function.  */
1567
1568 static int
1569 check_allocation_function (void **slot, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1570 {
1571   int level;
1572   gimple_stmt_iterator gsi;
1573   basic_block bb_level_0;
1574   struct matrix_info *mi = (struct matrix_info *) *slot;
1575   sbitmap visited;
1576
1577   if (!mi->malloc_for_level)
1578     return 1;
1579
1580   visited = sbitmap_alloc (num_ssa_names);
1581
1582   /* Do nothing if the current function is not the allocation
1583      function of MI.  */
1584   if (mi->allocation_function_decl != current_function_decl
1585       /* We aren't in the main allocation function yet.  */
1586       || !mi->malloc_for_level[0])
1587     return 1;
1588
1589   for (level = 1; level < mi->max_malloced_level; level++)
1590     if (!mi->malloc_for_level[level])
1591       break;
1592
1593   mark_min_matrix_escape_level (mi, level, NULL);
1594
1595   gsi = gsi_for_stmt (mi->malloc_for_level[0]);
1596   bb_level_0 = gsi.bb;
1597
1598   /* Check if the expression of the size passed to malloc could be
1599      pre-calculated before the malloc of level 0.  */
1600   for (level = 1; level < mi->min_indirect_level_escape; level++)
1601     {
1602       gimple call_stmt;
1603       tree size;
1604       struct malloc_call_data mcd = {NULL, NULL_TREE, NULL_TREE};
1605
1606       call_stmt = mi->malloc_for_level[level];
1607
1608       /* Find the correct malloc information.  */
1609       collect_data_for_malloc_call (call_stmt, &mcd);
1610
1611       /* No need to check anticipation for constants.  */
1612       if (TREE_CODE (mcd.size_var) == INTEGER_CST)
1613         {
1614           if (!mi->dimension_size)
1615             {
1616               mi->dimension_size =
1617                 (tree *) xcalloc (mi->min_indirect_level_escape,
1618                                   sizeof (tree));
1619               mi->dimension_size_orig =
1620                 (tree *) xcalloc (mi->min_indirect_level_escape,
1621                                   sizeof (tree));
1622             }
1623           mi->dimension_size[level] = mcd.size_var;
1624           mi->dimension_size_orig[level] = mcd.size_var;
1625           continue;
1626         }
1627       /* ??? Here we should also add the way to calculate the size
1628          expression not only know that it is anticipated.  */
1629       sbitmap_zero (visited);
1630       size = can_calculate_expr_before_stmt (mcd.size_var, visited);
1631       if (size == NULL_TREE)
1632         {
1633           mark_min_matrix_escape_level (mi, level, call_stmt);
1634           if (dump_file)
1635             fprintf (dump_file,
1636                      "Matrix %s: Cannot calculate the size of allocation, escaping at level %d\n",
1637                      get_name (mi->decl), level);
1638           break;
1639         }
1640       if (!mi->dimension_size)
1641         {
1642           mi->dimension_size =
1643             (tree *) xcalloc (mi->min_indirect_level_escape, sizeof (tree));
1644           mi->dimension_size_orig =
1645             (tree *) xcalloc (mi->min_indirect_level_escape, sizeof (tree));
1646         }
1647       mi->dimension_size[level] = size;
1648       mi->dimension_size_orig[level] = size;
1649     }
1650
1651   /* We don't need those anymore.  */
1652   for (level = mi->min_indirect_level_escape;
1653        level < mi->max_malloced_level; level++)
1654     mi->malloc_for_level[level] = NULL;
1655   return 1;
1656 }
1657
1658 /* Track all access and allocation sites.  */
1659 static void
1660 find_sites_in_func (bool record)
1661 {
1662   sbitmap visited_stmts_1;
1663
1664   gimple_stmt_iterator gsi;
1665   gimple stmt;
1666   basic_block bb;
1667   struct matrix_info tmpmi, *mi;
1668
1669   visited_stmts_1 = sbitmap_alloc (num_ssa_names);
1670
1671   FOR_EACH_BB (bb)
1672   {
1673     for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1674       {
1675         tree lhs;
1676
1677         stmt = gsi_stmt (gsi);
1678         lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1679         if (lhs != NULL_TREE
1680             && TREE_CODE (lhs) == VAR_DECL)
1681           {
1682             tmpmi.decl = lhs;
1683             if ((mi = (struct matrix_info *) htab_find (matrices_to_reorg,
1684                                                         &tmpmi)))
1685               {
1686                 sbitmap_zero (visited_stmts_1);
1687                 analyze_matrix_allocation_site (mi, stmt, 0, visited_stmts_1);
1688               }
1689           }
1690         if (is_gimple_assign (stmt)
1691             && gimple_assign_single_p (stmt)
1692             && TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
1693             && TREE_CODE (gimple_assign_rhs1 (stmt)) == VAR_DECL)
1694           {
1695             tmpmi.decl = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1696             if ((mi = (struct matrix_info *) htab_find (matrices_to_reorg,
1697                                                         &tmpmi)))
1698               {
1699                 sbitmap_zero (visited_stmts_1);
1700                 analyze_matrix_accesses (mi, lhs, 0,
1701                                          false, visited_stmts_1, record);
1702               }
1703           }
1704       }
1705   }
1706   sbitmap_free (visited_stmts_1);
1707 }
1708
1709 /* Traverse the use-def chains to see if there are matrices that
1710    are passed through pointers and we cannot know how they are accessed.
1711    For each SSA-name defined by a global variable of our interest,
1712    we traverse the use-def chains of the SSA and follow the indirections,
1713    and record in what level of indirection the use of the variable
1714    escapes.  A use of a pointer escapes when it is passed to a function,
1715    stored into memory or assigned (except in malloc and free calls).  */
1716
1717 static void
1718 record_all_accesses_in_func (void)
1719 {
1720   unsigned i;
1721   sbitmap visited_stmts_1;
1722
1723   visited_stmts_1 = sbitmap_alloc (num_ssa_names);
1724
1725   for (i = 0; i < num_ssa_names; i++)
1726     {
1727       struct matrix_info tmpmi, *mi;
1728       tree ssa_var = ssa_name (i);
1729       tree rhs, lhs;
1730
1731       if (!ssa_var
1732           || !is_gimple_assign (SSA_NAME_DEF_STMT (ssa_var))
1733           || !gimple_assign_single_p (SSA_NAME_DEF_STMT (ssa_var)))
1734         continue;
1735       rhs = gimple_assign_rhs1 (SSA_NAME_DEF_STMT (ssa_var));
1736       lhs = gimple_assign_lhs (SSA_NAME_DEF_STMT (ssa_var));
1737       if (TREE_CODE (rhs) != VAR_DECL && TREE_CODE (lhs) != VAR_DECL)
1738         continue;
1739
1740       /* If the RHS is a matrix that we want to analyze, follow the def-use
1741          chain for this SSA_VAR and check for escapes or apply the
1742          flattening.  */
1743       tmpmi.decl = rhs;
1744       if ((mi = (struct matrix_info *) htab_find (matrices_to_reorg, &tmpmi)))
1745         {
1746           /* This variable will track the visited PHI nodes, so we can limit
1747              its size to the maximum number of SSA names.  */
1748           sbitmap_zero (visited_stmts_1);
1749           analyze_matrix_accesses (mi, ssa_var,
1750                                    0, false, visited_stmts_1, true);
1751
1752         }
1753     }
1754   sbitmap_free (visited_stmts_1);
1755 }
1756
1757 /* Used when we want to convert the expression: RESULT = something *
1758    ORIG to RESULT = something * NEW_VAL. If ORIG and NEW_VAL are power
1759    of 2, shift operations can be done, else division and
1760    multiplication.  */
1761
1762 static tree
1763 compute_offset (HOST_WIDE_INT orig, HOST_WIDE_INT new_val, tree result)
1764 {
1765
1766   int x, y;
1767   tree result1, ratio, log, orig_tree, new_tree;
1768
1769   x = exact_log2 (orig);
1770   y = exact_log2 (new_val);
1771
1772   if (x != -1 && y != -1)
1773     {
1774       if (x == y)
1775         return result;
1776       else if (x > y)
1777         {
1778           log = build_int_cst (TREE_TYPE (result), x - y);
1779           result1 =
1780             fold_build2 (LSHIFT_EXPR, TREE_TYPE (result), result, log);
1781           return result1;
1782         }
1783       log = build_int_cst (TREE_TYPE (result), y - x);
1784       result1 = fold_build2 (RSHIFT_EXPR, TREE_TYPE (result), result, log);
1785
1786       return result1;
1787     }
1788   orig_tree = build_int_cst (TREE_TYPE (result), orig);
1789   new_tree = build_int_cst (TREE_TYPE (result), new_val);
1790   ratio = fold_build2 (TRUNC_DIV_EXPR, TREE_TYPE (result), result, orig_tree);
1791   result1 = fold_build2 (MULT_EXPR, TREE_TYPE (result), ratio, new_tree);
1792
1793   return result1;
1794 }
1795
1796
1797 /* We know that we are allowed to perform matrix flattening (according to the
1798    escape analysis), so we traverse the use-def chains of the SSA vars
1799    defined by the global variables pointing to the matrices of our interest.
1800    in each use of the SSA we calculate the offset from the base address
1801    according to the following equation:
1802
1803      a[I1][I2]...[Ik] , where D1..Dk is the length of each dimension and the
1804      escaping level is m <= k, and a' is the new allocated matrix, 
1805      will be translated to :
1806        
1807        b[I(m+1)]...[Ik]
1808        
1809        where 
1810        b = a' + I1*D2...*Dm + I2*D3...Dm + ... + Im
1811                                                       */
1812
1813 static int
1814 transform_access_sites (void **slot, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1815 {
1816   gimple_stmt_iterator gsi;
1817   struct matrix_info *mi = (struct matrix_info *) *slot;
1818   int min_escape_l = mi->min_indirect_level_escape;
1819   struct access_site_info *acc_info;
1820   enum tree_code code;
1821   int i;
1822
1823   if (min_escape_l < 2 || !mi->access_l)
1824     return 1;
1825   for (i = 0; VEC_iterate (access_site_info_p, mi->access_l, i, acc_info);
1826        i++)
1827     {
1828       /* This is possible because we collect the access sites before
1829          we determine the final minimum indirection level.  */
1830       if (acc_info->level >= min_escape_l)
1831         {
1832           free (acc_info);
1833           continue;
1834         }
1835       if (acc_info->is_alloc)
1836         {
1837           if (acc_info->level >= 0 && gimple_bb (acc_info->stmt))
1838             {
1839               ssa_op_iter iter;
1840               tree def;
1841               gimple stmt = acc_info->stmt;
1842               tree lhs;
1843
1844               FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (def, stmt, iter, SSA_OP_DEF)
1845                 mark_sym_for_renaming (SSA_NAME_VAR (def));
1846               gsi = gsi_for_stmt (stmt);
1847               gcc_assert (is_gimple_assign (acc_info->stmt));
1848               lhs = gimple_assign_lhs (acc_info->stmt);
1849               if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
1850                   && acc_info->level < min_escape_l - 1)
1851                 {
1852                   imm_use_iterator imm_iter;
1853                   use_operand_p use_p;
1854                   gimple use_stmt;
1855
1856                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, lhs)
1857                     FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
1858                   {
1859                     tree rhs, tmp;
1860                     gimple new_stmt;
1861
1862                     gcc_assert (gimple_assign_rhs_code (acc_info->stmt)
1863                                 == INDIRECT_REF);
1864                     /* Emit convert statement to convert to type of use.  */
1865                     tmp = create_tmp_var (TREE_TYPE (lhs), "new");
1866                     add_referenced_var (tmp);
1867                     rhs = gimple_assign_rhs1 (acc_info->stmt);
1868                     new_stmt = gimple_build_assign (tmp,
1869                                                     TREE_OPERAND (rhs, 0));
1870                     tmp = make_ssa_name (tmp, new_stmt);
1871                     gimple_assign_set_lhs (new_stmt, tmp);
1872                     gsi = gsi_for_stmt (acc_info->stmt);
1873                     gsi_insert_after (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
1874                     SET_USE (use_p, tmp);
1875                   }
1876                 }
1877               if (acc_info->level < min_escape_l - 1)
1878                 gsi_remove (&gsi, true);
1879             }
1880           free (acc_info);
1881           continue;
1882         }
1883       code = gimple_assign_rhs_code (acc_info->stmt);
1884       if (code == INDIRECT_REF
1885           && acc_info->level < min_escape_l - 1)
1886         {
1887           /* Replace the INDIRECT_REF with NOP (cast) usually we are casting
1888              from "pointer to type" to "type".  */
1889           tree t =
1890             build1 (NOP_EXPR, TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (acc_info->stmt)),
1891                     TREE_OPERAND (gimple_assign_rhs1 (acc_info->stmt), 0));
1892           gimple_assign_set_rhs_code (acc_info->stmt, NOP_EXPR);
1893           gimple_assign_set_rhs1 (acc_info->stmt, t);
1894         }
1895       else if (code == POINTER_PLUS_EXPR
1896                && acc_info->level < (min_escape_l))
1897         {
1898           imm_use_iterator imm_iter;
1899           use_operand_p use_p;
1900
1901           tree offset;
1902           int k = acc_info->level;
1903           tree num_elements, total_elements;
1904           tree tmp1;
1905           tree d_size = mi->dimension_size[k];
1906
1907           /* We already make sure in the analysis that the first operand
1908              is the base and the second is the offset.  */
1909           offset = acc_info->offset;
1910           if (mi->dim_map[k] == min_escape_l - 1)
1911             {
1912               if (!check_transpose_p || mi->is_transposed_p == false)
1913                 tmp1 = offset;
1914               else
1915                 {
1916                   tree new_offset;
1917                   tree d_type_size, d_type_size_k;
1918
1919                   d_type_size = size_int (mi->dimension_type_size[min_escape_l]);
1920                   d_type_size_k = size_int (mi->dimension_type_size[k + 1]);
1921
1922                   new_offset =
1923                     compute_offset (mi->dimension_type_size[min_escape_l],
1924                                     mi->dimension_type_size[k + 1], offset);
1925
1926                   total_elements = new_offset;
1927                   if (new_offset != offset)
1928                     {
1929                       gsi = gsi_for_stmt (acc_info->stmt);
1930                       tmp1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi, total_elements,
1931                                                        true, NULL,
1932                                                        true, GSI_SAME_STMT);
1933                     }
1934                   else
1935                     tmp1 = offset;
1936                 }
1937             }
1938           else
1939             {
1940               d_size = mi->dimension_size[mi->dim_map[k] + 1];
1941               num_elements =
1942                 fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, fold_convert (sizetype, acc_info->index),
1943                             fold_convert (sizetype, d_size));
1944               add_referenced_var (d_size);
1945               gsi = gsi_for_stmt (acc_info->stmt);
1946               tmp1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi, num_elements, true,
1947                                                NULL, true, GSI_SAME_STMT);
1948             }
1949           /* Replace the offset if needed.  */
1950           if (tmp1 != offset)
1951             {
1952               if (TREE_CODE (offset) == SSA_NAME)
1953                 {
1954                   gimple use_stmt;
1955
1956                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, offset)
1957                     FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
1958                       if (use_stmt == acc_info->stmt)
1959                         SET_USE (use_p, tmp1);
1960                 }
1961               else
1962                 {
1963                   gcc_assert (TREE_CODE (offset) == INTEGER_CST);
1964                   gimple_assign_set_rhs2 (acc_info->stmt, tmp1);
1965                   update_stmt (acc_info->stmt);
1966                 }
1967             }
1968         }
1969       /* ??? meanwhile this happens because we record the same access
1970          site more than once; we should be using a hash table to
1971          avoid this and insert the STMT of the access site only
1972          once.
1973          else
1974          gcc_unreachable (); */
1975       free (acc_info);
1976     }
1977   VEC_free (access_site_info_p, heap, mi->access_l);
1978
1979   update_ssa (TODO_update_ssa);
1980 #ifdef ENABLE_CHECKING
1981   verify_ssa (true);
1982 #endif
1983   return 1;
1984 }
1985
1986 /* Sort A array of counts. Arrange DIM_MAP to reflect the new order.  */
1987
1988 static void
1989 sort_dim_hot_level (gcov_type * a, int *dim_map, int n)
1990 {
1991   int i, j, tmp1;
1992   gcov_type tmp;
1993
1994   for (i = 0; i < n - 1; i++)
1995     {
1996       for (j = 0; j < n - 1 - i; j++)
1997         {
1998           if (a[j + 1] < a[j])
1999             {
2000               tmp = a[j];       /* swap a[j] and a[j+1]      */
2001               a[j] = a[j + 1];
2002               a[j + 1] = tmp;
2003               tmp1 = dim_map[j];
2004               dim_map[j] = dim_map[j + 1];
2005               dim_map[j + 1] = tmp1;
2006             }
2007         }
2008     }
2009 }
2010
2011 /* Replace multiple mallocs (one for each dimension) to one malloc
2012    with the size of DIM1*DIM2*...*DIMN*size_of_element
2013    Make sure that we hold the size in the malloc site inside a
2014    new global variable; this way we ensure that the size doesn't
2015    change and it is accessible from all the other functions that
2016    uses the matrix.  Also, the original calls to free are deleted, 
2017    and replaced by a new call to free the flattened matrix.  */
2018
2019 static int
2020 transform_allocation_sites (void **slot, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
2021 {
2022   int i;
2023   struct matrix_info *mi;
2024   tree type, oldfn, prev_dim_size;
2025   gimple call_stmt_0, use_stmt;
2026   struct cgraph_node *c_node;
2027   struct cgraph_edge *e;
2028   gimple_stmt_iterator gsi;
2029   struct malloc_call_data mcd = {NULL, NULL_TREE, NULL_TREE};
2030   HOST_WIDE_INT element_size;
2031
2032   imm_use_iterator imm_iter;
2033   use_operand_p use_p;
2034   tree old_size_0, tmp;
2035   int min_escape_l;
2036   int id;
2037
2038   mi = (struct matrix_info *) *slot;
2039
2040   min_escape_l = mi->min_indirect_level_escape;
2041
2042   if (!mi->malloc_for_level)
2043     mi->min_indirect_level_escape = 0;
2044
2045   if (mi->min_indirect_level_escape < 2)
2046     return 1;
2047
2048   mi->dim_map = (int *) xcalloc (mi->min_indirect_level_escape, sizeof (int));
2049   for (i = 0; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2050     mi->dim_map[i] = i;
2051   if (check_transpose_p)
2052     {
2053       int i;
2054
2055       if (dump_file)
2056         {
2057           fprintf (dump_file, "Matrix %s:\n", get_name (mi->decl));
2058           for (i = 0; i < min_escape_l; i++)
2059             {
2060               fprintf (dump_file, "dim %d before sort ", i);
2061               if (mi->dim_hot_level)
2062                 fprintf (dump_file,
2063                          "count is  " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "  \n",
2064                          mi->dim_hot_level[i]);
2065             }
2066         }
2067       sort_dim_hot_level (mi->dim_hot_level, mi->dim_map,
2068                           mi->min_indirect_level_escape);
2069       if (dump_file)
2070         for (i = 0; i < min_escape_l; i++)
2071           {
2072             fprintf (dump_file, "dim %d after sort\n", i);
2073             if (mi->dim_hot_level)
2074               fprintf (dump_file, "count is  " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC
2075                        "  \n", (HOST_WIDE_INT) mi->dim_hot_level[i]);
2076           }
2077       for (i = 0; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2078         {
2079           if (dump_file)
2080             fprintf (dump_file, "dim_map[%d] after sort %d\n", i,
2081                      mi->dim_map[i]);
2082           if (mi->dim_map[i] != i)
2083             {
2084               if (dump_file)
2085                 fprintf (dump_file,
2086                          "Transposed dimensions: dim %d is now dim %d\n",
2087                          mi->dim_map[i], i);
2088               mi->is_transposed_p = true;
2089             }
2090         }
2091     }
2092   else
2093     {
2094       for (i = 0; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2095         mi->dim_map[i] = i;
2096     }
2097   /* Call statement of allocation site of level 0.  */
2098   call_stmt_0 = mi->malloc_for_level[0];
2099
2100   /* Finds the correct malloc information.  */
2101   collect_data_for_malloc_call (call_stmt_0, &mcd);
2102
2103   mi->dimension_size[0] = mcd.size_var;
2104   mi->dimension_size_orig[0] = mcd.size_var;
2105   /* Make sure that the variables in the size expression for
2106      all the dimensions (above level 0) aren't modified in
2107      the allocation function.  */
2108   for (i = 1; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2109     {
2110       tree t;
2111       check_var_data data;
2112
2113       /* mi->dimension_size must contain the expression of the size calculated
2114          in check_allocation_function.  */
2115       gcc_assert (mi->dimension_size[i]);
2116
2117       data.fn = mi->allocation_function_decl;
2118       data.stmt = NULL;
2119       t = walk_tree_without_duplicates (&(mi->dimension_size[i]),
2120                                         check_var_notmodified_p,
2121                                         &data);
2122       if (t != NULL_TREE)
2123         {
2124           mark_min_matrix_escape_level (mi, i, data.stmt);
2125           break;
2126         }
2127     }
2128
2129   if (mi->min_indirect_level_escape < 2)
2130     return 1;
2131
2132   /* Since we should make sure that the size expression is available
2133      before the call to malloc of level 0.  */
2134   gsi = gsi_for_stmt (call_stmt_0);
2135
2136   /* Find out the size of each dimension by looking at the malloc
2137      sites and create a global variable to hold it.
2138      We add the assignment to the global before the malloc of level 0.  */
2139
2140   /* To be able to produce gimple temporaries.  */
2141   oldfn = current_function_decl;
2142   current_function_decl = mi->allocation_function_decl;
2143   push_cfun (DECL_STRUCT_FUNCTION (mi->allocation_function_decl));
2144
2145   /* Set the dimension sizes as follows:
2146      DIM_SIZE[i] = DIM_SIZE[n] * ... * DIM_SIZE[i]
2147      where n is the maximum non escaping level.  */
2148   element_size = mi->dimension_type_size[mi->min_indirect_level_escape];
2149   prev_dim_size = NULL_TREE;
2150
2151   for (i = mi->min_indirect_level_escape - 1; i >= 0; i--)
2152     {
2153       tree dim_size, dim_var;
2154       gimple stmt;
2155       tree d_type_size;
2156
2157       /* Now put the size expression in a global variable and initialize it to
2158          the size expression before the malloc of level 0.  */
2159       dim_var =
2160         add_new_static_var (TREE_TYPE
2161                             (mi->dimension_size_orig[mi->dim_map[i]]));
2162       type = TREE_TYPE (mi->dimension_size_orig[mi->dim_map[i]]);
2163
2164       /* DIM_SIZE = MALLOC_SIZE_PARAM / TYPE_SIZE.  */
2165       /* Find which dim ID becomes dim I.  */
2166       for (id = 0; id < mi->min_indirect_level_escape; id++)
2167         if (mi->dim_map[id] == i)
2168           break;
2169        d_type_size =
2170         build_int_cst (type, mi->dimension_type_size[id + 1]);
2171       if (!prev_dim_size)
2172         prev_dim_size = build_int_cst (type, element_size);
2173       if (!check_transpose_p && i == mi->min_indirect_level_escape - 1)
2174         {
2175           dim_size = mi->dimension_size_orig[id];
2176         }
2177       else
2178         {
2179           dim_size =
2180             fold_build2 (TRUNC_DIV_EXPR, type, mi->dimension_size_orig[id],
2181                          d_type_size);
2182
2183           dim_size = fold_build2 (MULT_EXPR, type, dim_size, prev_dim_size);
2184         }
2185       dim_size = force_gimple_operand_gsi (&gsi, dim_size, true, NULL,
2186                                            true, GSI_SAME_STMT);
2187       /* GLOBAL_HOLDING_THE_SIZE = DIM_SIZE.  */
2188       stmt = gimple_build_assign (dim_var, dim_size);
2189       mark_symbols_for_renaming (stmt);
2190       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
2191
2192       prev_dim_size = mi->dimension_size[i] = dim_var;
2193     }
2194   update_ssa (TODO_update_ssa);
2195   /* Replace the malloc size argument in the malloc of level 0 to be
2196      the size of all the dimensions.  */
2197   c_node = cgraph_node (mi->allocation_function_decl);
2198   old_size_0 = gimple_call_arg (call_stmt_0, 0);
2199   tmp = force_gimple_operand_gsi (&gsi, mi->dimension_size[0], true,
2200                                   NULL, true, GSI_SAME_STMT);
2201   if (TREE_CODE (old_size_0) == SSA_NAME)
2202     {
2203       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, old_size_0)
2204         FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
2205         if (use_stmt == call_stmt_0)
2206         SET_USE (use_p, tmp);
2207     }
2208   /* When deleting the calls to malloc we need also to remove the edge from
2209      the call graph to keep it consistent.  Notice that cgraph_edge may
2210      create a new node in the call graph if there is no node for the given
2211      declaration; this shouldn't be the case but currently there is no way to
2212      check this outside of "cgraph.c".  */
2213   for (i = 1; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2214     {
2215       gimple_stmt_iterator gsi;
2216       gimple use_stmt1 = NULL;
2217
2218       gimple call_stmt = mi->malloc_for_level[i];
2219       gcc_assert (is_gimple_call (call_stmt));
2220       e = cgraph_edge (c_node, call_stmt);
2221       gcc_assert (e);
2222       cgraph_remove_edge (e);
2223       gsi = gsi_for_stmt (call_stmt);
2224       /* Remove the call stmt.  */
2225       gsi_remove (&gsi, true);
2226       /* remove the type cast stmt.  */
2227       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter,
2228                              gimple_call_lhs (call_stmt))
2229       {
2230         use_stmt1 = use_stmt;
2231         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2232         gsi_remove (&gsi, true);
2233       }
2234       /* Remove the assignment of the allocated area.  */
2235       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter,
2236                              gimple_get_lhs (use_stmt1))
2237       {
2238         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2239         gsi_remove (&gsi, true);
2240       }
2241     }
2242   update_ssa (TODO_update_ssa);
2243 #ifdef ENABLE_CHECKING
2244   verify_ssa (true);
2245 #endif
2246   /* Delete the calls to free.  */
2247   for (i = 1; i < mi->min_indirect_level_escape; i++)
2248     {
2249       gimple_stmt_iterator gsi;
2250
2251       /* ??? wonder why this case is possible but we failed on it once.  */
2252       if (!mi->free_stmts[i].stmt)
2253         continue;
2254
2255       c_node = cgraph_node (mi->free_stmts[i].func);
2256       gcc_assert (is_gimple_call (mi->free_stmts[i].stmt));
2257       e = cgraph_edge (c_node, mi->free_stmts[i].stmt);
2258       gcc_assert (e);
2259       cgraph_remove_edge (e);
2260       current_function_decl = mi->free_stmts[i].func;
2261       set_cfun (DECL_STRUCT_FUNCTION (mi->free_stmts[i].func));
2262       gsi = gsi_for_stmt (mi->free_stmts[i].stmt);
2263       gsi_remove (&gsi, true);
2264     }
2265   /* Return to the previous situation.  */
2266   current_function_decl = oldfn;
2267   pop_cfun ();
2268   return 1;
2269
2270 }
2271
2272
2273 /* Print out the results of the escape analysis.  */
2274 static int
2275 dump_matrix_reorg_analysis (void **slot, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
2276 {
2277   struct matrix_info *mi = (struct matrix_info *) *slot;
2278
2279   if (!dump_file)
2280     return 1;
2281   fprintf (dump_file, "Matrix \"%s\"; Escaping Level: %d, Num Dims: %d,",
2282            get_name (mi->decl), mi->min_indirect_level_escape, mi->num_dims);
2283   fprintf (dump_file, " Malloc Dims: %d, ", mi->max_malloced_level);
2284   fprintf (dump_file, "\n");
2285   if (mi->min_indirect_level_escape >= 2)
2286     fprintf (dump_file, "Flattened %d dimensions \n",
2287              mi->min_indirect_level_escape);
2288   return 1;
2289 }
2290
2291 /* Perform matrix flattening.  */
2292
2293 static unsigned int
2294 matrix_reorg (void)
2295 {
2296   struct cgraph_node *node;
2297
2298   if (profile_info)
2299     check_transpose_p = true;
2300   else
2301     check_transpose_p = false;
2302   /* If there are hand written vectors, we skip this optimization.  */
2303   for (node = cgraph_nodes; node; node = node->next)
2304     if (!may_flatten_matrices (node))
2305       return 0;
2306   matrices_to_reorg = htab_create (37, mtt_info_hash, mtt_info_eq, mat_free);
2307   /* Find and record all potential matrices in the program.  */
2308   find_matrices_decl ();
2309   /* Analyze the accesses of the matrices (escaping analysis).  */
2310   for (node = cgraph_nodes; node; node = node->next)
2311     if (node->analyzed)
2312       {
2313         tree temp_fn;
2314
2315         temp_fn = current_function_decl;
2316         current_function_decl = node->decl;
2317         push_cfun (DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl));
2318         bitmap_obstack_initialize (NULL);
2319         gimple_register_cfg_hooks ();
2320
2321         if (!gimple_in_ssa_p (cfun))
2322           {
2323             free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2324             free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2325             pop_cfun ();
2326             current_function_decl = temp_fn;
2327             bitmap_obstack_release (NULL);
2328
2329             return 0;
2330           }
2331
2332 #ifdef ENABLE_CHECKING
2333         verify_flow_info ();
2334 #endif
2335
2336         if (!matrices_to_reorg)
2337           {
2338             free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2339             free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2340             pop_cfun ();
2341             current_function_decl = temp_fn;
2342             bitmap_obstack_release (NULL);
2343
2344             return 0;
2345           }
2346
2347         /* Create htap for phi nodes.  */
2348         htab_mat_acc_phi_nodes = htab_create (37, mat_acc_phi_hash,
2349                                               mat_acc_phi_eq, free);
2350         if (!check_transpose_p)
2351           find_sites_in_func (false);
2352         else
2353           {
2354             find_sites_in_func (true);
2355             loop_optimizer_init (LOOPS_NORMAL);
2356             if (current_loops)
2357               scev_initialize ();
2358             htab_traverse (matrices_to_reorg, analyze_transpose, NULL);
2359             if (current_loops)
2360               {
2361                 scev_finalize ();
2362                 loop_optimizer_finalize ();
2363                 current_loops = NULL;
2364               }
2365           }
2366         /* If the current function is the allocation function for any of
2367            the matrices we check its allocation and the escaping level.  */
2368         htab_traverse (matrices_to_reorg, check_allocation_function, NULL);
2369         free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2370         free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2371         pop_cfun ();
2372         current_function_decl = temp_fn;
2373         bitmap_obstack_release (NULL);
2374       }
2375   htab_traverse (matrices_to_reorg, transform_allocation_sites, NULL);
2376   /* Now transform the accesses.  */
2377   for (node = cgraph_nodes; node; node = node->next)
2378     if (node->analyzed)
2379       {
2380         /* Remember that allocation sites have been handled.  */
2381         tree temp_fn;
2382
2383         temp_fn = current_function_decl;
2384         current_function_decl = node->decl;
2385         push_cfun (DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl));
2386         bitmap_obstack_initialize (NULL);
2387         gimple_register_cfg_hooks ();
2388         record_all_accesses_in_func ();
2389         htab_traverse (matrices_to_reorg, transform_access_sites, NULL);
2390         free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2391         free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2392         pop_cfun ();
2393         current_function_decl = temp_fn;
2394         bitmap_obstack_release (NULL);
2395       }
2396   htab_traverse (matrices_to_reorg, dump_matrix_reorg_analysis, NULL);
2397
2398   current_function_decl = NULL;
2399   set_cfun (NULL);
2400   matrices_to_reorg = NULL;
2401   return 0;
2402 }
2403
2404
2405 /* The condition for matrix flattening to be performed.  */
2406 static bool
2407 gate_matrix_reorg (void)
2408 {
2409   return flag_ipa_matrix_reorg && flag_whole_program;
2410 }
2411
2412 struct simple_ipa_opt_pass pass_ipa_matrix_reorg = 
2413 {
2414  {
2415   SIMPLE_IPA_PASS,
2416   "matrix-reorg",               /* name */
2417   gate_matrix_reorg,            /* gate */
2418   matrix_reorg,                 /* execute */
2419   NULL,                         /* sub */
2420   NULL,                         /* next */
2421   0,                            /* static_pass_number */
2422   0,                            /* tv_id */
2423   0,                            /* properties_required */
2424   PROP_trees,                   /* properties_provided */
2425   0,                            /* properties_destroyed */
2426   0,                            /* todo_flags_start */
2427   TODO_dump_cgraph | TODO_dump_func     /* todo_flags_finish */
2428  }
2429 };
2430