OSDN Git Service

PR c++/45399
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* This file implements the predictive commoning optimization.  Predictive
22    commoning can be viewed as CSE around a loop, and with some improvements,
23    as generalized strength reduction-- i.e., reusing values computed in
24    earlier iterations of a loop in the later ones.  So far, the pass only
25    handles the most useful case, that is, reusing values of memory references.
26    If you think this is all just a special case of PRE, you are sort of right;
27    however, concentrating on loops is simpler, and makes it possible to
28    incorporate data dependence analysis to detect the opportunities, perform
29    loop unrolling to avoid copies together with renaming immediately,
30    and if needed, we could also take register pressure into account.
31
32    Let us demonstrate what is done on an example:
33
34    for (i = 0; i < 100; i++)
35      {
36        a[i+2] = a[i] + a[i+1];
37        b[10] = b[10] + i;
38        c[i] = c[99 - i];
39        d[i] = d[i + 1];
40      }
41
42    1) We find data references in the loop, and split them to mutually
43       independent groups (i.e., we find components of a data dependence
44       graph).  We ignore read-read dependences whose distance is not constant.
45       (TODO -- we could also ignore antidependences).  In this example, we
46       find the following groups:
47
48       a[i]{read}, a[i+1]{read}, a[i+2]{write}
49       b[10]{read}, b[10]{write}
50       c[99 - i]{read}, c[i]{write}
51       d[i + 1]{read}, d[i]{write}
52
53    2) Inside each of the group, we verify several conditions:
54       a) all the references must differ in indices only, and the indices
55          must all have the same step
56       b) the references must dominate loop latch (and thus, they must be
57          ordered by dominance relation).
58       c) the distance of the indices must be a small multiple of the step
59       We are then able to compute the difference of the references (# of
60       iterations before they point to the same place as the first of them).
61       Also, in case there are writes in the loop, we split the groups into
62       chains whose head is the write whose values are used by the reads in
63       the same chain.  The chains are then processed independently,
64       making the further transformations simpler.  Also, the shorter chains
65       need the same number of registers, but may require lower unrolling
66       factor in order to get rid of the copies on the loop latch.
67
68       In our example, we get the following chains (the chain for c is invalid).
69
70       a[i]{read,+0}, a[i+1]{read,-1}, a[i+2]{write,-2}
71       b[10]{read,+0}, b[10]{write,+0}
72       d[i + 1]{read,+0}, d[i]{write,+1}
73
74    3) For each read, we determine the read or write whose value it reuses,
75       together with the distance of this reuse.  I.e. we take the last
76       reference before it with distance 0, or the last of the references
77       with the smallest positive distance to the read.  Then, we remove
78       the references that are not used in any of these chains, discard the
79       empty groups, and propagate all the links so that they point to the
80       single root reference of the chain (adjusting their distance
81       appropriately).  Some extra care needs to be taken for references with
82       step 0.  In our example (the numbers indicate the distance of the
83       reuse),
84
85       a[i] --> (*) 2, a[i+1] --> (*) 1, a[i+2] (*)
86       b[10] --> (*) 1, b[10] (*)
87
88    4) The chains are combined together if possible.  If the corresponding
89       elements of two chains are always combined together with the same
90       operator, we remember just the result of this combination, instead
91       of remembering the values separately.  We may need to perform
92       reassociation to enable combining, for example
93
94       e[i] + f[i+1] + e[i+1] + f[i]
95
96       can be reassociated as
97
98       (e[i] + f[i]) + (e[i+1] + f[i+1])
99
100       and we can combine the chains for e and f into one chain.
101
102    5) For each root reference (end of the chain) R, let N be maximum distance
103       of a reference reusing its value.  Variables R0 upto RN are created,
104       together with phi nodes that transfer values from R1 .. RN to
105       R0 .. R(N-1).
106       Initial values are loaded to R0..R(N-1) (in case not all references
107       must necessarily be accessed and they may trap, we may fail here;
108       TODO sometimes, the loads could be guarded by a check for the number
109       of iterations).  Values loaded/stored in roots are also copied to
110       RN.  Other reads are replaced with the appropriate variable Ri.
111       Everything is put to SSA form.
112
113       As a small improvement, if R0 is dead after the root (i.e., all uses of
114       the value with the maximum distance dominate the root), we can avoid
115       creating RN and use R0 instead of it.
116
117       In our example, we get (only the parts concerning a and b are shown):
118       for (i = 0; i < 100; i++)
119         {
120           f = phi (a[0], s);
121           s = phi (a[1], f);
122           x = phi (b[10], x);
123
124           f = f + s;
125           a[i+2] = f;
126           x = x + i;
127           b[10] = x;
128         }
129
130    6) Factor F for unrolling is determined as the smallest common multiple of
131       (N + 1) for each root reference (N for references for that we avoided
132       creating RN).  If F and the loop is small enough, loop is unrolled F
133       times.  The stores to RN (R0) in the copies of the loop body are
134       periodically replaced with R0, R1, ... (R1, R2, ...), so that they can
135       be coalesced and the copies can be eliminated.
136
137       TODO -- copy propagation and other optimizations may change the live
138       ranges of the temporary registers and prevent them from being coalesced;
139       this may increase the register pressure.
140
141       In our case, F = 2 and the (main loop of the) result is
142
143       for (i = 0; i < ...; i += 2)
144         {
145           f = phi (a[0], f);
146           s = phi (a[1], s);
147           x = phi (b[10], x);
148
149           f = f + s;
150           a[i+2] = f;
151           x = x + i;
152           b[10] = x;
153
154           s = s + f;
155           a[i+3] = s;
156           x = x + i;
157           b[10] = x;
158        }
159
160    TODO -- stores killing other stores can be taken into account, e.g.,
161    for (i = 0; i < n; i++)
162      {
163        a[i] = 1;
164        a[i+2] = 2;
165      }
166
167    can be replaced with
168
169    t0 = a[0];
170    t1 = a[1];
171    for (i = 0; i < n; i++)
172      {
173        a[i] = 1;
174        t2 = 2;
175        t0 = t1;
176        t1 = t2;
177      }
178    a[n] = t0;
179    a[n+1] = t1;
180
181    The interesting part is that this would generalize store motion; still, since
182    sm is performed elsewhere, it does not seem that important.
183
184    Predictive commoning can be generalized for arbitrary computations (not
185    just memory loads), and also nontrivial transfer functions (e.g., replacing
186    i * i with ii_last + 2 * i + 1), to generalize strength reduction.  */
187
188 #include "config.h"
189 #include "system.h"
190 #include "coretypes.h"
191 #include "tm.h"
192 #include "tree.h"
193 #include "tm_p.h"
194 #include "cfgloop.h"
195 #include "tree-flow.h"
196 #include "ggc.h"
197 #include "tree-data-ref.h"
198 #include "tree-scalar-evolution.h"
199 #include "tree-chrec.h"
200 #include "params.h"
201 #include "tree-pretty-print.h"
202 #include "gimple-pretty-print.h"
203 #include "tree-pass.h"
204 #include "tree-affine.h"
205 #include "tree-inline.h"
206
207 /* The maximum number of iterations between the considered memory
208    references.  */
209
210 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
211
212 /* Data references (or phi nodes that carry data reference values across
213    loop iterations).  */
214
215 typedef struct dref_d
216 {
217   /* The reference itself.  */
218   struct data_reference *ref;
219
220   /* The statement in that the reference appears.  */
221   gimple stmt;
222
223   /* In case that STMT is a phi node, this field is set to the SSA name
224      defined by it in replace_phis_by_defined_names (in order to avoid
225      pointing to phi node that got reallocated in the meantime).  */
226   tree name_defined_by_phi;
227
228   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
229      iterations of the loop).  */
230   unsigned distance;
231
232   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
233   double_int offset;
234
235   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
236   unsigned pos;
237
238   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
239      entered.  */
240   unsigned always_accessed : 1;
241 } *dref;
242
243 DEF_VEC_P (dref);
244 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
245
246 /* Type of the chain of the references.  */
247
248 enum chain_type
249 {
250   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
251   CT_INVARIANT,
252
253   /* There are only loads in the chain.  */
254   CT_LOAD,
255
256   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
257   CT_STORE_LOAD,
258
259   /* A combination of two chains.  */
260   CT_COMBINATION
261 };
262
263 /* Chains of data references.  */
264
265 typedef struct chain
266 {
267   /* Type of the chain.  */
268   enum chain_type type;
269
270   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
271      combined, and the type of the result.  */
272   enum tree_code op;
273   tree rslt_type;
274   struct chain *ch1, *ch2;
275
276   /* The references in the chain.  */
277   VEC(dref,heap) *refs;
278
279   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
280   unsigned length;
281
282   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
283   VEC(tree,heap) *vars;
284
285   /* Initializers for the variables.  */
286   VEC(tree,heap) *inits;
287
288   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
289      that comes after the root in the loop.  */
290   unsigned has_max_use_after : 1;
291
292   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
293   unsigned all_always_accessed : 1;
294
295   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
296   unsigned combined : 1;
297 } *chain_p;
298
299 DEF_VEC_P (chain_p);
300 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
301
302 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
303    the component.  */
304
305 enum ref_step_type
306 {
307   /* The step is zero.  */
308   RS_INVARIANT,
309
310   /* The step is nonzero.  */
311   RS_NONZERO,
312
313   /* The step may or may not be nonzero.  */
314   RS_ANY
315 };
316
317 /* Components of the data dependence graph.  */
318
319 struct component
320 {
321   /* The references in the component.  */
322   VEC(dref,heap) *refs;
323
324   /* What we know about the step of the references in the component.  */
325   enum ref_step_type comp_step;
326
327   /* Next component in the list.  */
328   struct component *next;
329 };
330
331 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
332
333 static bitmap looparound_phis;
334
335 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
336
337 static struct pointer_map_t *name_expansions;
338
339 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
340
341 extern void dump_dref (FILE *, dref);
342 void
343 dump_dref (FILE *file, dref ref)
344 {
345   if (ref->ref)
346     {
347       fprintf (file, "    ");
348       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
349       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
350                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
351
352       fprintf (file, "      offset ");
353       dump_double_int (file, ref->offset, false);
354       fprintf (file, "\n");
355
356       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
357     }
358   else
359     {
360       if (gimple_code (ref->stmt) == GIMPLE_PHI)
361         fprintf (file, "    looparound ref\n");
362       else
363         fprintf (file, "    combination ref\n");
364       fprintf (file, "      in statement ");
365       print_gimple_stmt (file, ref->stmt, 0, TDF_SLIM);
366       fprintf (file, "\n");
367       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
368     }
369
370 }
371
372 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
373
374 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
375 void
376 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
377 {
378   dref a;
379   const char *chain_type;
380   unsigned i;
381   tree var;
382
383   switch (chain->type)
384     {
385     case CT_INVARIANT:
386       chain_type = "Load motion";
387       break;
388
389     case CT_LOAD:
390       chain_type = "Loads-only";
391       break;
392
393     case CT_STORE_LOAD:
394       chain_type = "Store-loads";
395       break;
396
397     case CT_COMBINATION:
398       chain_type = "Combination";
399       break;
400
401     default:
402       gcc_unreachable ();
403     }
404
405   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
406            chain->combined ? " (combined)" : "");
407   if (chain->type != CT_INVARIANT)
408     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
409              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
410
411   if (chain->type == CT_COMBINATION)
412     {
413       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
414                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->op),
415                (void *) chain->ch2);
416       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
417       fprintf (file, "\n");
418     }
419
420   if (chain->vars)
421     {
422       fprintf (file, "  vars");
423       FOR_EACH_VEC_ELT (tree, chain->vars, i, var)
424         {
425           fprintf (file, " ");
426           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
427         }
428       fprintf (file, "\n");
429     }
430
431   if (chain->inits)
432     {
433       fprintf (file, "  inits");
434       FOR_EACH_VEC_ELT (tree, chain->inits, i, var)
435         {
436           fprintf (file, " ");
437           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
438         }
439       fprintf (file, "\n");
440     }
441
442   fprintf (file, "  references:\n");
443   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
444     dump_dref (file, a);
445
446   fprintf (file, "\n");
447 }
448
449 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
450
451 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
452 void
453 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
454 {
455   chain_p chain;
456   unsigned i;
457
458   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
459     dump_chain (file, chain);
460 }
461
462 /* Dumps COMP to FILE.  */
463
464 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
465 void
466 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
467 {
468   dref a;
469   unsigned i;
470
471   fprintf (file, "Component%s:\n",
472            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
473   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
474     dump_dref (file, a);
475   fprintf (file, "\n");
476 }
477
478 /* Dumps COMPS to FILE.  */
479
480 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
481 void
482 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
483 {
484   struct component *comp;
485
486   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
487     dump_component (file, comp);
488 }
489
490 /* Frees a chain CHAIN.  */
491
492 static void
493 release_chain (chain_p chain)
494 {
495   dref ref;
496   unsigned i;
497
498   if (chain == NULL)
499     return;
500
501   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, ref)
502     free (ref);
503
504   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
505   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
506   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
507
508   free (chain);
509 }
510
511 /* Frees CHAINS.  */
512
513 static void
514 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
515 {
516   unsigned i;
517   chain_p chain;
518
519   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
520     release_chain (chain);
521   VEC_free (chain_p, heap, chains);
522 }
523
524 /* Frees a component COMP.  */
525
526 static void
527 release_component (struct component *comp)
528 {
529   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
530   free (comp);
531 }
532
533 /* Frees list of components COMPS.  */
534
535 static void
536 release_components (struct component *comps)
537 {
538   struct component *act, *next;
539
540   for (act = comps; act; act = next)
541     {
542       next = act->next;
543       release_component (act);
544     }
545 }
546
547 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
548    shortening.  */
549
550 static unsigned
551 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
552 {
553   unsigned root, n;
554
555   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
556     continue;
557
558   for (; a != root; a = n)
559     {
560       n = fathers[a];
561       fathers[a] = root;
562     }
563
564   return root;
565 }
566
567 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
568    components, A and B are components to merge.  */
569
570 static void
571 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
572 {
573   unsigned ca = component_of (fathers, a);
574   unsigned cb = component_of (fathers, b);
575
576   if (ca == cb)
577     return;
578
579   if (sizes[ca] < sizes[cb])
580     {
581       sizes[cb] += sizes[ca];
582       fathers[ca] = cb;
583     }
584   else
585     {
586       sizes[ca] += sizes[cb];
587       fathers[cb] = ca;
588     }
589 }
590
591 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
592    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
593    step of the reference A.  */
594
595 static bool
596 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
597 {
598   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
599
600   if (!step
601       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
602       || tree_could_throw_p (ref))
603     return false;
604
605   if (integer_zerop (step))
606     *ref_step = RS_INVARIANT;
607   else if (integer_nonzerop (step))
608     *ref_step = RS_NONZERO;
609   else
610     *ref_step = RS_ANY;
611
612   return true;
613 }
614
615 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
616
617 static void
618 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
619 {
620   aff_tree delta;
621
622   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
623                                   &name_expansions);
624   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
625   aff_combination_add (offset, &delta);
626 }
627
628 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
629    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
630    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
631    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
632    satisfy suitable_reference_p.  */
633
634 static bool
635 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
636                   double_int *off)
637 {
638   aff_tree diff, baseb, step;
639   tree typea, typeb;
640
641   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
642   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
643   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
644   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
645     return false;
646
647   /* Check whether the base address and the step of both references is the
648      same.  */
649   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
650       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
651     return false;
652
653   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
654     {
655       /* If the references have loop invariant address, check that they access
656          exactly the same location.  */
657       *off = double_int_zero;
658       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
659               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
660     }
661
662   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
663      is a multiple of step.  */
664   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
665   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
666   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
667   aff_combination_add (&diff, &baseb);
668
669   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
670                                   &step, &name_expansions);
671   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
672 }
673
674 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
675    it is executed whenever the loop is entered.  */
676
677 static basic_block
678 last_always_executed_block (struct loop *loop)
679 {
680   unsigned i;
681   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
682   edge ex;
683   basic_block last = loop->latch;
684
685   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
686     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
687   VEC_free (edge, heap, exits);
688
689   return last;
690 }
691
692 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
693
694 static struct component *
695 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
696                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
697                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
698 {
699   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
700   unsigned ca, ia, ib, bad;
701   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
702   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
703   struct component **comps;
704   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
705   struct data_dependence_relation *ddr;
706   struct component *comp_list = NULL, *comp;
707   dref dataref;
708   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
709
710   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
711     {
712       if (!DR_REF (dr))
713         {
714           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
715              just fail.  */
716           goto end;
717         }
718       dr->aux = (void *) (size_t) i;
719       comp_father[i] = i;
720       comp_size[i] = 1;
721     }
722
723   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
724   comp_father[n] = n;
725   comp_size[n] = 1;
726
727   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
728     {
729       enum ref_step_type dummy;
730
731       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
732         {
733           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
734           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
735         }
736     }
737
738   FOR_EACH_VEC_ELT (ddr_p, depends, i, ddr)
739     {
740       double_int dummy_off;
741
742       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
743         continue;
744
745       dra = DDR_A (ddr);
746       drb = DDR_B (ddr);
747       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
748       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
749       if (ia == ib)
750         continue;
751
752       bad = component_of (comp_father, n);
753
754       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
755       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
756           && (ia == bad || ib == bad
757               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
758         continue;
759
760       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
761     }
762
763   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
764   bad = component_of (comp_father, n);
765   FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
766     {
767       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
768       ca = component_of (comp_father, ia);
769       if (ca == bad)
770         continue;
771
772       comp = comps[ca];
773       if (!comp)
774         {
775           comp = XCNEW (struct component);
776           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
777           comps[ca] = comp;
778         }
779
780       dataref = XCNEW (struct dref_d);
781       dataref->ref = dr;
782       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
783       dataref->offset = double_int_zero;
784       dataref->distance = 0;
785
786       dataref->always_accessed
787               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
788                                 gimple_bb (dataref->stmt));
789       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
790       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
791     }
792
793   for (i = 0; i < n; i++)
794     {
795       comp = comps[i];
796       if (comp)
797         {
798           comp->next = comp_list;
799           comp_list = comp;
800         }
801     }
802   free (comps);
803
804 end:
805   free (comp_father);
806   free (comp_size);
807   return comp_list;
808 }
809
810 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
811    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
812    loop.  */
813
814 static bool
815 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
816 {
817   unsigned i;
818   dref a, first;
819   basic_block ba, bp = loop->header;
820   bool ok, has_write = false;
821
822   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
823     {
824       ba = gimple_bb (a->stmt);
825
826       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
827         return false;
828
829       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
830       bp = ba;
831
832       if (DR_IS_WRITE (a->ref))
833         has_write = true;
834     }
835
836   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
837   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
838   gcc_assert (ok);
839   first->offset = double_int_zero;
840
841   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
842     {
843       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
844         return false;
845
846 #ifdef ENABLE_CHECKING
847       {
848         enum ref_step_type a_step;
849         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
850         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
851       }
852 #endif
853     }
854
855   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
856      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
857      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
858      or the previous one.  */
859   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
860     return false;
861
862   return true;
863 }
864
865 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
866    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
867    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
868    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
869
870 static struct component *
871 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
872 {
873   struct component **comp, *act;
874
875   for (comp = &comps; *comp; )
876     {
877       act = *comp;
878       if (suitable_component_p (loop, act))
879         comp = &act->next;
880       else
881         {
882           dref ref;
883           unsigned i;
884
885           *comp = act->next;
886           FOR_EACH_VEC_ELT (dref, act->refs, i, ref)
887             free (ref);
888           release_component (act);
889         }
890     }
891
892   return comps;
893 }
894
895 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
896    qsort.  */
897
898 static int
899 order_drefs (const void *a, const void *b)
900 {
901   const dref *const da = (const dref *) a;
902   const dref *const db = (const dref *) b;
903   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
904
905   if (offcmp != 0)
906     return offcmp;
907
908   return (*da)->pos - (*db)->pos;
909 }
910
911 /* Returns root of the CHAIN.  */
912
913 static inline dref
914 get_chain_root (chain_p chain)
915 {
916   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
917 }
918
919 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
920
921 static void
922 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
923 {
924   dref root = get_chain_root (chain);
925   double_int dist;
926
927   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
928   dist = double_int_sub (ref->offset, root->offset);
929   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
930     {
931       free (ref);
932       return;
933     }
934   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
935
936   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
937
938   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
939
940   if (ref->distance >= chain->length)
941     {
942       chain->length = ref->distance;
943       chain->has_max_use_after = false;
944     }
945
946   if (ref->distance == chain->length
947       && ref->pos > root->pos)
948     chain->has_max_use_after = true;
949
950   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
951 }
952
953 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
954
955 static chain_p
956 make_invariant_chain (struct component *comp)
957 {
958   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
959   unsigned i;
960   dref ref;
961
962   chain->type = CT_INVARIANT;
963
964   chain->all_always_accessed = true;
965
966   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, ref)
967     {
968       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
969       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
970     }
971
972   return chain;
973 }
974
975 /* Make a new chain rooted at REF.  */
976
977 static chain_p
978 make_rooted_chain (dref ref)
979 {
980   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
981
982   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
983
984   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
985   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
986
987   ref->distance = 0;
988
989   return chain;
990 }
991
992 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
993
994 static bool
995 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
996 {
997   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
998 }
999
1000 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
1001    is no such name.  */
1002
1003 static tree
1004 name_for_ref (dref ref)
1005 {
1006   tree name;
1007
1008   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1009     {
1010       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1011         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1012       else
1013         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1014     }
1015   else
1016     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1017
1018   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1019 }
1020
1021 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1022    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1023
1024 static bool
1025 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1026                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1027 {
1028   aff_tree diff, base, step;
1029   double_int off;
1030
1031   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1032   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1033     return false;
1034
1035   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1036      invariant inside the loop.  */
1037   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1038
1039   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1040      exactly the same location.  */
1041   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1042     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1043             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1044
1045   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1046      -DISTANCE-th iteration.  */
1047   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1048   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1049   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1050   aff_combination_add (&diff, &base);
1051
1052   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1053                                   &name_expansions);
1054   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1055     return false;
1056
1057   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1058     return false;
1059
1060   return true;
1061 }
1062
1063 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1064    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1065    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1066    is the root of the current chain.  */
1067
1068 static gimple
1069 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1070 {
1071   tree name, init, init_ref;
1072   gimple phi = NULL, init_stmt;
1073   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1074   struct data_reference init_dr;
1075   gimple_stmt_iterator psi;
1076
1077   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1078     {
1079       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1080         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1081       else
1082         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1083     }
1084   else
1085     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1086   if (!name)
1087     return NULL;
1088
1089   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1090     {
1091       phi = gsi_stmt (psi);
1092       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1093         break;
1094     }
1095
1096   if (gsi_end_p (psi))
1097     return NULL;
1098
1099   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1100   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1101     return NULL;
1102   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1103   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1104     return NULL;
1105   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1106
1107   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1108   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1109       && !DECL_P (init_ref))
1110     return NULL;
1111
1112   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1113      loop enclosing PHI).  */
1114   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1115   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1116   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1117   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1118     return NULL;
1119
1120   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1121     return NULL;
1122
1123   return phi;
1124 }
1125
1126 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1127
1128 static void
1129 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1130 {
1131   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1132   unsigned i;
1133
1134   nw->stmt = phi;
1135   nw->distance = ref->distance + 1;
1136   nw->always_accessed = 1;
1137
1138   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, aref)
1139     if (aref->distance >= nw->distance)
1140       break;
1141   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1142
1143   if (nw->distance > chain->length)
1144     {
1145       chain->length = nw->distance;
1146       chain->has_max_use_after = false;
1147     }
1148 }
1149
1150 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1151    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1152    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1153    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1154
1155 static void
1156 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1157 {
1158   unsigned i;
1159   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1160   gimple phi;
1161
1162   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, ref)
1163     {
1164       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1165       if (!phi)
1166         continue;
1167
1168       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1169       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1170     }
1171 }
1172
1173 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1174    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1175    loop.  */
1176
1177 static void
1178 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1179                       struct component *comp,
1180                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1181 {
1182   unsigned i;
1183   dref a;
1184   chain_p chain = NULL;
1185   double_int last_ofs = double_int_zero;
1186
1187   /* Invariants are handled specially.  */
1188   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1189     {
1190       chain = make_invariant_chain (comp);
1191       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1192       return;
1193     }
1194
1195   VEC_qsort (dref, comp->refs, order_drefs);
1196
1197   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, comp->refs, i, a)
1198     {
1199       if (!chain || DR_IS_WRITE (a->ref)
1200           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1201                               double_int_sub (a->offset, last_ofs)) <= 0)
1202         {
1203           if (nontrivial_chain_p (chain))
1204             {
1205               add_looparound_copies (loop, chain);
1206               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1207             }
1208           else
1209             release_chain (chain);
1210           chain = make_rooted_chain (a);
1211           last_ofs = a->offset;
1212           continue;
1213         }
1214
1215       add_ref_to_chain (chain, a);
1216     }
1217
1218   if (nontrivial_chain_p (chain))
1219     {
1220       add_looparound_copies (loop, chain);
1221       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1222     }
1223   else
1224     release_chain (chain);
1225 }
1226
1227 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1228    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1229
1230 static void
1231 determine_roots (struct loop *loop,
1232                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1233 {
1234   struct component *comp;
1235
1236   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1237     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1238 }
1239
1240 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1241    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1242    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1243    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1244
1245 static void
1246 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1247 {
1248   tree val;
1249   gimple new_stmt;
1250   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1251
1252   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1253     {
1254       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1255
1256       val = PHI_RESULT (stmt);
1257       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1258       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1259       remove_phi_node (&psi, false);
1260
1261       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1262       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1263       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1264       return;
1265     }
1266
1267   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1268      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1269   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1270
1271   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1272
1273   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1274   if (!set)
1275     {
1276       gcc_assert (!in_lhs);
1277       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1278       stmt = gsi_stmt (bsi);
1279       update_stmt (stmt);
1280       return;
1281     }
1282
1283   if (in_lhs)
1284     {
1285       /* We have statement
1286
1287          OLD = VAL
1288
1289          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1290          this to
1291
1292          OLD = VAL
1293          NEW = VAL
1294
1295          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1296          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1297          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1298
1299          OLD = VAL
1300          NEW = OLD
1301
1302          */
1303
1304       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1305       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1306         {
1307           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1308           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1309         }
1310     }
1311   else
1312     {
1313       /* VAL = OLD
1314
1315          is transformed to
1316
1317          VAL = OLD
1318          NEW = VAL  */
1319
1320       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1321     }
1322
1323   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1324   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1325 }
1326
1327 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1328    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1329    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1330    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1331    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1332
1333 static tree
1334 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1335 {
1336   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1337   affine_iv iv;
1338   bool ok;
1339
1340   if (handled_component_p (ref))
1341     {
1342       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1343       if (!op0)
1344         return NULL_TREE;
1345     }
1346   else if (!INDIRECT_REF_P (ref)
1347            && TREE_CODE (ref) != MEM_REF)
1348     return unshare_expr (ref);
1349
1350   if (TREE_CODE (ref) == MEM_REF)
1351     {
1352       ret = unshare_expr (ref);
1353       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1354       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1355     }
1356   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1357     {
1358       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1359       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1360           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1361         return NULL_TREE;
1362
1363       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1364                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1365                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1366     }
1367   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1368     {
1369       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1370       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1371           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1372         return NULL_TREE;
1373       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1374           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1375         return NULL_TREE;
1376
1377       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1378                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1379                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1380       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1381       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1382     }
1383   else
1384     return NULL_TREE;
1385
1386   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1387   if (!ok)
1388     return NULL_TREE;
1389   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1390   if (integer_zerop (iv.step))
1391     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1392   else
1393     {
1394       type = TREE_TYPE (iv.base);
1395       if (POINTER_TYPE_P (type))
1396         {
1397           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1398                              size_int (iter));
1399           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1400         }
1401       else
1402         {
1403           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1404                              build_int_cst_type (type, iter));
1405           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1406         }
1407       *idx_p = unshare_expr (val);
1408     }
1409
1410   return ret;
1411 }
1412
1413 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1414    of CHAIN.  */
1415
1416 static tree
1417 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1418 {
1419   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1420     {
1421       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1422       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1423
1424       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1425     }
1426   else
1427     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1428 }
1429
1430 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1431
1432 void
1433 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1434 {
1435   tree var;
1436
1437   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1438     {
1439       var = PHI_RESULT (stmt);
1440       if (is_gimple_reg (var))
1441         return;
1442
1443       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1444         var = SSA_NAME_VAR (var);
1445       mark_sym_for_renaming (var);
1446       return;
1447     }
1448
1449   update_stmt (stmt);
1450   if (gimple_vuse (stmt))
1451     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1452 }
1453
1454 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1455    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1456
1457 static tree
1458 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1459 {
1460   tree type = TREE_TYPE (ref);
1461   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1462      commoning.  */
1463   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1464
1465   add_referenced_var (var);
1466   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1467   return var;
1468 }
1469
1470 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1471    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1472    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1473
1474 static void
1475 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1476 {
1477   unsigned i;
1478   unsigned n = chain->length;
1479   dref root = get_chain_root (chain);
1480   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1481   tree ref, init, var, next;
1482   gimple phi;
1483   gimple_seq stmts;
1484   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1485
1486   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1487      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1488   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1489
1490   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1491
1492   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1493     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1494   else
1495     ref = DR_REF (root->ref);
1496
1497   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1498     {
1499       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1500       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1501     }
1502   if (reuse_first)
1503     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1504
1505   FOR_EACH_VEC_ELT (tree, chain->vars, i, var)
1506     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1507
1508   for (i = 0; i < n; i++)
1509     {
1510       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1511       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1512       init = get_init_expr (chain, i);
1513
1514       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1515       if (stmts)
1516         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1517
1518       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1519       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1520       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1521       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1522     }
1523 }
1524
1525 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1526    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1527    in TMP_VARS.  */
1528
1529 static void
1530 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1531 {
1532   dref root = get_chain_root (chain);
1533   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1534                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1535
1536   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1537   replace_ref_with (root->stmt,
1538                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1539                     true, in_lhs);
1540 }
1541
1542 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1543    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1544    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1545    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1546    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1547    initializer.  */
1548
1549 static void
1550 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1551                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1552                          bitmap tmp_vars)
1553 {
1554   unsigned i;
1555   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1556   gimple_seq stmts;
1557   gimple phi;
1558   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1559
1560   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1561      trap.  */
1562   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1563
1564   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1565   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1566   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1567   if (written)
1568     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1569
1570   FOR_EACH_VEC_ELT (tree, *vars, i, var)
1571     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1572
1573   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1574
1575   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1576   if (stmts)
1577     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1578
1579   if (written)
1580     {
1581       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1582       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1583       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1584       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1585       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1586     }
1587   else
1588     {
1589       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1590       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1591       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1592     }
1593 }
1594
1595
1596 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1597    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1598
1599 static void
1600 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1601 {
1602   VEC (tree, heap) *vars;
1603   dref a;
1604   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1605   tree var;
1606
1607   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1608   gcc_assert (!chain->combined);
1609   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
1610     if (DR_IS_WRITE (a->ref))
1611       n_writes++;
1612
1613   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1614   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1615     return;
1616
1617   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1618                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1619
1620   ridx = 0;
1621   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, a)
1622     {
1623       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1624       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1625
1626       if (DR_IS_WRITE (a->ref))
1627         {
1628           n_writes--;
1629           if (n_writes)
1630             {
1631               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1632               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1633               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1634             }
1635           else
1636             ridx = 1;
1637         }
1638
1639       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1640                         !is_read, !is_read);
1641     }
1642
1643   VEC_free (tree, heap, vars);
1644 }
1645
1646 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1647    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1648    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1649
1650 static gimple
1651 single_nonlooparound_use (tree name)
1652 {
1653   use_operand_p use;
1654   imm_use_iterator it;
1655   gimple stmt, ret = NULL;
1656
1657   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1658     {
1659       stmt = USE_STMT (use);
1660
1661       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1662         {
1663           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1664              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1665           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1666                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1667             continue;
1668
1669           return NULL;
1670         }
1671       else if (is_gimple_debug (stmt))
1672         continue;
1673       else if (ret != NULL)
1674         return NULL;
1675       else
1676         ret = stmt;
1677     }
1678
1679   return ret;
1680 }
1681
1682 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1683    used.  */
1684
1685 static void
1686 remove_stmt (gimple stmt)
1687 {
1688   tree name;
1689   gimple next;
1690   gimple_stmt_iterator psi;
1691
1692   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1693     {
1694       name = PHI_RESULT (stmt);
1695       next = single_nonlooparound_use (name);
1696       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1697       remove_phi_node (&psi, true);
1698
1699       if (!next
1700           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1701           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1702         return;
1703
1704       stmt = next;
1705     }
1706
1707   while (1)
1708     {
1709       gimple_stmt_iterator bsi;
1710
1711       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1712
1713       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1714       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1715
1716       next = single_nonlooparound_use (name);
1717
1718       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1719       gsi_remove (&bsi, true);
1720       release_defs (stmt);
1721
1722       if (!next
1723           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1724           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1725         return;
1726
1727       stmt = next;
1728     }
1729 }
1730
1731 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1732    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1733
1734 static void
1735 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1736                              bitmap tmp_vars)
1737 {
1738   unsigned i;
1739   dref a, root;
1740   tree var;
1741
1742   if (chain->combined)
1743     {
1744       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1745          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1746       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1747         remove_stmt (a->stmt);
1748     }
1749   else
1750     {
1751       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1752          and replace the uses of the original references by these
1753          variables.  */
1754       root = get_chain_root (chain);
1755       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1756
1757       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1758       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1759         {
1760           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1761           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1762           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1763         }
1764     }
1765 }
1766
1767 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1768    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1769    optimized.  */
1770
1771 static unsigned
1772 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1773 {
1774   chain_p chain;
1775   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1776   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1777
1778   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1779     {
1780       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1781         continue;
1782
1783       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1784          temporary variables that we create for it.  */
1785       af = chain->length;
1786       if (chain->has_max_use_after)
1787         af++;
1788
1789       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1790       if (nfactor <= max)
1791         factor = nfactor;
1792     }
1793
1794   return factor;
1795 }
1796
1797 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1798    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1799
1800 static void
1801 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1802                         bitmap tmp_vars)
1803 {
1804   chain_p chain;
1805   unsigned i;
1806
1807   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1808     {
1809       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1810         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1811       else
1812         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1813     }
1814
1815   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1816 }
1817
1818 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1819    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1820
1821 static void
1822 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1823 {
1824   chain_p chain;
1825   dref a;
1826   unsigned i, j;
1827
1828   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1829     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1830       {
1831         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1832           {
1833             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1834             a->stmt = NULL;
1835           }
1836       }
1837 }
1838
1839 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1840    NULL, use it to set the stmt field.  */
1841
1842 static void
1843 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1844 {
1845   chain_p chain;
1846   dref a;
1847   unsigned i, j;
1848
1849   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1850     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1851       if (a->stmt == NULL)
1852         {
1853           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1854           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1855           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1856         }
1857 }
1858
1859 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1860    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1861
1862 struct epcc_data
1863 {
1864   VEC (chain_p, heap) *chains;
1865   bitmap tmp_vars;
1866 };
1867
1868 static void
1869 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1870 {
1871   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1872
1873   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1874      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1875      tree_predictive_commoning_loop).  */
1876   replace_names_by_phis (dta->chains);
1877   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1878 }
1879
1880 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1881    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1882    the header of the LOOP.  */
1883
1884 static void
1885 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1886 {
1887   gimple stmt, phi;
1888   imm_use_iterator iter;
1889
1890   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1891
1892   while (1)
1893     {
1894       phi = NULL;
1895       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1896         {
1897           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1898               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1899             {
1900               phi = stmt;
1901               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1902             }
1903         }
1904       if (!phi)
1905         return;
1906
1907       name = PHI_RESULT (phi);
1908       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1909     }
1910 }
1911
1912 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1913    register copies arising from phi nodes by changing the base
1914    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1915    for those we want to perform this.  */
1916
1917 static void
1918 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1919 {
1920   edge e;
1921   gimple phi, stmt;
1922   tree name, use, var;
1923   gimple_stmt_iterator psi;
1924
1925   e = loop_latch_edge (loop);
1926   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1927     {
1928       phi = gsi_stmt (psi);
1929       name = PHI_RESULT (phi);
1930       var = SSA_NAME_VAR (name);
1931       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1932         continue;
1933       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1934       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1935
1936       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1937       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1938       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1939              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1940                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1941                 statement (in that case, some register copies will be present
1942                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1943                 created looparound phi nodes).  */
1944              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1945         {
1946           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1947           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1948           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1949         }
1950
1951       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1952     }
1953 }
1954
1955 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1956
1957 static bool
1958 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1959 {
1960   return (!chain->combined
1961           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1962 }
1963
1964 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1965    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1966    statement.  */
1967
1968 static gimple
1969 find_use_stmt (tree *name)
1970 {
1971   gimple stmt;
1972   tree rhs, lhs;
1973
1974   /* Skip over assignments.  */
1975   while (1)
1976     {
1977       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1978       if (!stmt)
1979         return NULL;
1980
1981       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1982         return NULL;
1983
1984       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1985       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1986         return NULL;
1987
1988       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1989         {
1990           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1991           if (rhs != *name)
1992             return NULL;
1993
1994           *name = lhs;
1995         }
1996       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1997                == GIMPLE_BINARY_RHS)
1998         return stmt;
1999       else
2000         return NULL;
2001     }
2002 }
2003
2004 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2005
2006 static bool
2007 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2008 {
2009   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2010       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2011     return false;
2012
2013   return (commutative_tree_code (code)
2014           && associative_tree_code (code));
2015 }
2016
2017 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2018    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2019    is stored in DISTANCE.  */
2020
2021 static gimple
2022 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2023 {
2024   tree lhs;
2025   gimple next;
2026   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2027   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2028   unsigned dist = 0;
2029
2030   if (!may_reassociate_p (type, code))
2031     return NULL;
2032
2033   while (1)
2034     {
2035       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2036       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2037
2038       next = find_use_stmt (&lhs);
2039       if (!next
2040           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2041         break;
2042
2043       stmt = next;
2044       dist++;
2045     }
2046
2047   if (distance)
2048     *distance = dist;
2049   return stmt;
2050 }
2051
2052 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2053    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2054    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2055    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2056    NAME2.  */
2057
2058 static gimple
2059 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2060 {
2061   gimple stmt1, stmt2;
2062
2063   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2064   if (!stmt1)
2065     return NULL;
2066
2067   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2068   if (!stmt2)
2069     return NULL;
2070
2071   if (stmt1 == stmt2)
2072     return stmt1;
2073
2074   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2075   if (!stmt1)
2076     return NULL;
2077   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2078   if (!stmt2)
2079     return NULL;
2080
2081   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2082 }
2083
2084 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2085    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2086    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2087
2088 static bool
2089 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2090                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2091 {
2092   enum tree_code acode;
2093   bool aswap;
2094   tree atype;
2095   tree name1, name2;
2096   gimple stmt;
2097
2098   name1 = name_for_ref (r1);
2099   name2 = name_for_ref (r2);
2100   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2101
2102   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2103
2104   if (!stmt)
2105     return false;
2106
2107   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2108   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2109            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2110   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2111
2112   if (*code == ERROR_MARK)
2113     {
2114       *code = acode;
2115       *swap = aswap;
2116       *rslt_type = atype;
2117       return true;
2118     }
2119
2120   return (*code == acode
2121           && *swap == aswap
2122           && *rslt_type == atype);
2123 }
2124
2125 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2126    an assignment of the remaining operand.  */
2127
2128 static void
2129 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2130 {
2131   tree other_op;
2132   gimple_stmt_iterator si;
2133
2134   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2135
2136   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2137     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2138   else
2139     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2140
2141   si = gsi_for_stmt (stmt);
2142   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2143
2144   /* We should not have reallocated STMT.  */
2145   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2146
2147   update_stmt (stmt);
2148 }
2149
2150 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2151    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2152
2153 static gimple
2154 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2155 {
2156   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2157   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2158   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2159   unsigned dist1, dist2;
2160   enum tree_code code;
2161   tree type = TREE_TYPE (name1);
2162   gimple_stmt_iterator bsi;
2163
2164   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2165   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2166   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2167   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2168   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2169
2170   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2171               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2172
2173   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2174      are used.  */
2175   r1 = name1;
2176   s1 = stmt1;
2177   r2 = name2;
2178   s2 = stmt2;
2179
2180   while (dist1 > dist2)
2181     {
2182       s1 = find_use_stmt (&r1);
2183       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2184       dist1--;
2185     }
2186   while (dist2 > dist1)
2187     {
2188       s2 = find_use_stmt (&r2);
2189       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2190       dist2--;
2191     }
2192
2193   while (s1 != s2)
2194     {
2195       s1 = find_use_stmt (&r1);
2196       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2197       s2 = find_use_stmt (&r2);
2198       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2199     }
2200
2201   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2202      currently.  */
2203   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2204   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2205
2206   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2207      combine it with the rhs of S1.  */
2208   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2209   add_referenced_var (var);
2210   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2211   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2212
2213   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2214   add_referenced_var (var);
2215   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2216
2217   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2218      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2219      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2220   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2221                                            tmp_name,
2222                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2223                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2224
2225   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2226   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2227   s1 = gsi_stmt (bsi);
2228   update_stmt (s1);
2229
2230   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2231   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2232
2233   return new_stmt;
2234 }
2235
2236 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2237    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2238    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2239    the expression so that they are used in the same statement.  */
2240
2241 static gimple
2242 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2243 {
2244   gimple stmt1, stmt2;
2245   tree name1 = name_for_ref (r1);
2246   tree name2 = name_for_ref (r2);
2247
2248   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2249   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2250   if (stmt1 == stmt2)
2251     return stmt1;
2252
2253   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2254 }
2255
2256 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2257    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2258
2259 static chain_p
2260 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2261 {
2262   dref r1, r2, nw;
2263   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2264   bool swap = false;
2265   chain_p new_chain;
2266   unsigned i;
2267   gimple root_stmt;
2268   tree rslt_type = NULL_TREE;
2269
2270   if (ch1 == ch2)
2271     return NULL;
2272   if (ch1->length != ch2->length)
2273     return NULL;
2274
2275   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2276     return NULL;
2277
2278   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2279                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2280     {
2281       if (r1->distance != r2->distance)
2282         return NULL;
2283
2284       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2285         return NULL;
2286     }
2287
2288   if (swap)
2289     {
2290       chain_p tmp = ch1;
2291       ch1 = ch2;
2292       ch2 = tmp;
2293     }
2294
2295   new_chain = XCNEW (struct chain);
2296   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2297   new_chain->op = op;
2298   new_chain->ch1 = ch1;
2299   new_chain->ch2 = ch2;
2300   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2301   new_chain->length = ch1->length;
2302
2303   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2304                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2305     {
2306       nw = XCNEW (struct dref_d);
2307       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2308       nw->distance = r1->distance;
2309
2310       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2311     }
2312
2313   new_chain->has_max_use_after = false;
2314   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2315   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2316     {
2317       if (nw->distance == new_chain->length
2318           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2319         {
2320           new_chain->has_max_use_after = true;
2321           break;
2322         }
2323     }
2324
2325   ch1->combined = true;
2326   ch2->combined = true;
2327   return new_chain;
2328 }
2329
2330 /* Try to combine the CHAINS.  */
2331
2332 static void
2333 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2334 {
2335   unsigned i, j;
2336   chain_p ch1, ch2, cch;
2337   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2338
2339   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, i, ch1)
2340     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2341       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2342
2343   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2344     {
2345       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2346       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2347         continue;
2348
2349       FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, j, ch2)
2350         {
2351           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2352             continue;
2353
2354           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2355           if (cch)
2356             {
2357               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2358               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2359               break;
2360             }
2361         }
2362     }
2363 }
2364
2365 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2366    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2367
2368 static bool
2369 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2370 {
2371   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2372   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2373   tree init;
2374   gimple_seq stmts;
2375   dref laref;
2376   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2377
2378   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2379      trap.  */
2380   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2381   for (i = 0; i < n; i++)
2382     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2383
2384   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2385      instead of creating our own.  */
2386   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, laref)
2387     {
2388       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2389         continue;
2390
2391       gcc_assert (laref->distance > 0);
2392       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2393                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2394     }
2395
2396   for (i = 0; i < n; i++)
2397     {
2398       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2399         continue;
2400
2401       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2402       if (!init)
2403         return false;
2404
2405       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2406         return false;
2407
2408       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2409       if (stmts)
2410         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2411
2412       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2413     }
2414
2415   return true;
2416 }
2417
2418 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2419    be used because the initializers might trap.  */
2420
2421 static void
2422 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2423 {
2424   chain_p chain;
2425   unsigned i;
2426
2427   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2428     {
2429       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2430       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2431         i++;
2432       else
2433         {
2434           release_chain (chain);
2435           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2436         }
2437     }
2438 }
2439
2440 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2441    unrolled.  */
2442
2443 static bool
2444 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2445 {
2446   VEC (loop_p, heap) *loop_nest;
2447   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2448   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2449   struct component *components;
2450   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2451   unsigned unroll_factor;
2452   struct tree_niter_desc desc;
2453   bool unroll = false;
2454   edge exit;
2455   bitmap tmp_vars;
2456
2457   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2458     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2459
2460   /* Find the data references and split them into components according to their
2461      dependence relations.  */
2462   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2463   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2464   loop_nest = VEC_alloc (loop_p, heap, 3);
2465   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &loop_nest, &datarefs,
2466                                      &dependences);
2467   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2468     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2469
2470   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2471   VEC_free (loop_p, heap, loop_nest);
2472   free_dependence_relations (dependences);
2473   if (!components)
2474     {
2475       free_data_refs (datarefs);
2476       return false;
2477     }
2478
2479   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2480     {
2481       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2482       dump_components (dump_file, components);
2483     }
2484
2485   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2486   components = filter_suitable_components (loop, components);
2487
2488   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2489   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2490   determine_roots (loop, components, &chains);
2491   release_components (components);
2492
2493   if (!chains)
2494     {
2495       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2496         fprintf (dump_file,
2497                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2498       goto end;
2499     }
2500   prepare_initializers (loop, chains);
2501
2502   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2503   try_combine_chains (&chains);
2504
2505   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2506     {
2507       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2508       dump_chains (dump_file, chains);
2509     }
2510
2511   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2512      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2513   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2514   scev_reset ();
2515   unroll = (unroll_factor > 1
2516             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2517   exit = single_dom_exit (loop);
2518
2519   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2520      loop.  */
2521   if (unroll)
2522     {
2523       struct epcc_data dta;
2524
2525       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2526         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2527
2528       dta.chains = chains;
2529       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2530
2531       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2532
2533       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2534          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2535          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2536          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2537          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2538          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2539       replace_phis_by_defined_names (chains);
2540
2541       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2542                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2543       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2544     }
2545   else
2546     {
2547       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2548         fprintf (dump_file,
2549                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2550       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2551     }
2552
2553 end: ;
2554   release_chains (chains);
2555   free_data_refs (datarefs);
2556   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2557   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2558
2559   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2560
2561   return unroll;
2562 }
2563
2564 /* Runs predictive commoning.  */
2565
2566 unsigned
2567 tree_predictive_commoning (void)
2568 {
2569   bool unrolled = false;
2570   struct loop *loop;
2571   loop_iterator li;
2572   unsigned ret = 0;
2573
2574   initialize_original_copy_tables ();
2575   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2576     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2577       {
2578         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2579       }
2580
2581   if (unrolled)
2582     {
2583       scev_reset ();
2584       ret = TODO_cleanup_cfg;
2585     }
2586   free_original_copy_tables ();
2587
2588   return ret;
2589 }