OSDN Git Service

In gcc/objc/:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* This 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 (ret != NULL)
1672         return NULL;
1673       else
1674         ret = stmt;
1675     }
1676
1677   return ret;
1678 }
1679
1680 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1681    used.  */
1682
1683 static void
1684 remove_stmt (gimple stmt)
1685 {
1686   tree name;
1687   gimple next;
1688   gimple_stmt_iterator psi;
1689
1690   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1691     {
1692       name = PHI_RESULT (stmt);
1693       next = single_nonlooparound_use (name);
1694       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1695       remove_phi_node (&psi, true);
1696
1697       if (!next
1698           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1699           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1700         return;
1701
1702       stmt = next;
1703     }
1704
1705   while (1)
1706     {
1707       gimple_stmt_iterator bsi;
1708
1709       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1710
1711       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1712       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1713
1714       next = single_nonlooparound_use (name);
1715
1716       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1717       gsi_remove (&bsi, true);
1718       release_defs (stmt);
1719
1720       if (!next
1721           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1722           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1723         return;
1724
1725       stmt = next;
1726     }
1727 }
1728
1729 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1730    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1731
1732 static void
1733 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1734                              bitmap tmp_vars)
1735 {
1736   unsigned i;
1737   dref a, root;
1738   tree var;
1739
1740   if (chain->combined)
1741     {
1742       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1743          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1744       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1745         remove_stmt (a->stmt);
1746     }
1747   else
1748     {
1749       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1750          and replace the uses of the original references by these
1751          variables.  */
1752       root = get_chain_root (chain);
1753       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1754
1755       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1756       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1757         {
1758           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1759           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1760           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1761         }
1762     }
1763 }
1764
1765 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1766    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1767    optimized.  */
1768
1769 static unsigned
1770 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1771 {
1772   chain_p chain;
1773   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1774   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1775
1776   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1777     {
1778       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1779         continue;
1780
1781       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1782          temporary variables that we create for it.  */
1783       af = chain->length;
1784       if (chain->has_max_use_after)
1785         af++;
1786
1787       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1788       if (nfactor <= max)
1789         factor = nfactor;
1790     }
1791
1792   return factor;
1793 }
1794
1795 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1796    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1797
1798 static void
1799 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1800                         bitmap tmp_vars)
1801 {
1802   chain_p chain;
1803   unsigned i;
1804
1805   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1806     {
1807       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1808         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1809       else
1810         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1811     }
1812
1813   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1814 }
1815
1816 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1817    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1818
1819 static void
1820 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1821 {
1822   chain_p chain;
1823   dref a;
1824   unsigned i, j;
1825
1826   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1827     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1828       {
1829         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1830           {
1831             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1832             a->stmt = NULL;
1833           }
1834       }
1835 }
1836
1837 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1838    NULL, use it to set the stmt field.  */
1839
1840 static void
1841 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1842 {
1843   chain_p chain;
1844   dref a;
1845   unsigned i, j;
1846
1847   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, chains, i, chain)
1848     FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, j, a)
1849       if (a->stmt == NULL)
1850         {
1851           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1852           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1853           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1854         }
1855 }
1856
1857 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1858    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1859
1860 struct epcc_data
1861 {
1862   VEC (chain_p, heap) *chains;
1863   bitmap tmp_vars;
1864 };
1865
1866 static void
1867 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1868 {
1869   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1870
1871   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1872      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1873      tree_predictive_commoning_loop).  */
1874   replace_names_by_phis (dta->chains);
1875   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1876 }
1877
1878 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1879    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1880    the header of the LOOP.  */
1881
1882 static void
1883 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1884 {
1885   gimple stmt, phi;
1886   imm_use_iterator iter;
1887
1888   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1889
1890   while (1)
1891     {
1892       phi = NULL;
1893       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1894         {
1895           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1896               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1897             {
1898               phi = stmt;
1899               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1900             }
1901         }
1902       if (!phi)
1903         return;
1904
1905       name = PHI_RESULT (phi);
1906       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1907     }
1908 }
1909
1910 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1911    register copies arising from phi nodes by changing the base
1912    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1913    for those we want to perform this.  */
1914
1915 static void
1916 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1917 {
1918   edge e;
1919   gimple phi, stmt;
1920   tree name, use, var;
1921   gimple_stmt_iterator psi;
1922
1923   e = loop_latch_edge (loop);
1924   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1925     {
1926       phi = gsi_stmt (psi);
1927       name = PHI_RESULT (phi);
1928       var = SSA_NAME_VAR (name);
1929       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1930         continue;
1931       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1932       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1933
1934       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1935       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1936       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1937              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1938                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1939                 statement (in that case, some register copies will be present
1940                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1941                 created looparound phi nodes).  */
1942              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1943         {
1944           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1945           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1946           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1947         }
1948
1949       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1950     }
1951 }
1952
1953 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1954
1955 static bool
1956 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1957 {
1958   return (!chain->combined
1959           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1960 }
1961
1962 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1963    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1964    statement.  */
1965
1966 static gimple
1967 find_use_stmt (tree *name)
1968 {
1969   gimple stmt;
1970   tree rhs, lhs;
1971
1972   /* Skip over assignments.  */
1973   while (1)
1974     {
1975       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1976       if (!stmt)
1977         return NULL;
1978
1979       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1980         return NULL;
1981
1982       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1983       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1984         return NULL;
1985
1986       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1987         {
1988           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1989           if (rhs != *name)
1990             return NULL;
1991
1992           *name = lhs;
1993         }
1994       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1995                == GIMPLE_BINARY_RHS)
1996         return stmt;
1997       else
1998         return NULL;
1999     }
2000 }
2001
2002 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2003
2004 static bool
2005 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2006 {
2007   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2008       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2009     return false;
2010
2011   return (commutative_tree_code (code)
2012           && associative_tree_code (code));
2013 }
2014
2015 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2016    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2017    is stored in DISTANCE.  */
2018
2019 static gimple
2020 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2021 {
2022   tree lhs;
2023   gimple next;
2024   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2025   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2026   unsigned dist = 0;
2027
2028   if (!may_reassociate_p (type, code))
2029     return NULL;
2030
2031   while (1)
2032     {
2033       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2034       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2035
2036       next = find_use_stmt (&lhs);
2037       if (!next
2038           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2039         break;
2040
2041       stmt = next;
2042       dist++;
2043     }
2044
2045   if (distance)
2046     *distance = dist;
2047   return stmt;
2048 }
2049
2050 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2051    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2052    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2053    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2054    NAME2.  */
2055
2056 static gimple
2057 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2058 {
2059   gimple stmt1, stmt2;
2060
2061   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2062   if (!stmt1)
2063     return NULL;
2064
2065   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2066   if (!stmt2)
2067     return NULL;
2068
2069   if (stmt1 == stmt2)
2070     return stmt1;
2071
2072   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2073   if (!stmt1)
2074     return NULL;
2075   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2076   if (!stmt2)
2077     return NULL;
2078
2079   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2080 }
2081
2082 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2083    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2084    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2085
2086 static bool
2087 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2088                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2089 {
2090   enum tree_code acode;
2091   bool aswap;
2092   tree atype;
2093   tree name1, name2;
2094   gimple stmt;
2095
2096   name1 = name_for_ref (r1);
2097   name2 = name_for_ref (r2);
2098   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2099
2100   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2101
2102   if (!stmt)
2103     return false;
2104
2105   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2106   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2107            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2108   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2109
2110   if (*code == ERROR_MARK)
2111     {
2112       *code = acode;
2113       *swap = aswap;
2114       *rslt_type = atype;
2115       return true;
2116     }
2117
2118   return (*code == acode
2119           && *swap == aswap
2120           && *rslt_type == atype);
2121 }
2122
2123 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2124    an assignment of the remaining operand.  */
2125
2126 static void
2127 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2128 {
2129   tree other_op;
2130   gimple_stmt_iterator si;
2131
2132   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2133
2134   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2135     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2136   else
2137     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2138
2139   si = gsi_for_stmt (stmt);
2140   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2141
2142   /* We should not have reallocated STMT.  */
2143   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2144
2145   update_stmt (stmt);
2146 }
2147
2148 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2149    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2150
2151 static gimple
2152 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2153 {
2154   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2155   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2156   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2157   unsigned dist1, dist2;
2158   enum tree_code code;
2159   tree type = TREE_TYPE (name1);
2160   gimple_stmt_iterator bsi;
2161
2162   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2163   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2164   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2165   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2166   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2167
2168   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2169               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2170
2171   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2172      are used.  */
2173   r1 = name1;
2174   s1 = stmt1;
2175   r2 = name2;
2176   s2 = stmt2;
2177
2178   while (dist1 > dist2)
2179     {
2180       s1 = find_use_stmt (&r1);
2181       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2182       dist1--;
2183     }
2184   while (dist2 > dist1)
2185     {
2186       s2 = find_use_stmt (&r2);
2187       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2188       dist2--;
2189     }
2190
2191   while (s1 != s2)
2192     {
2193       s1 = find_use_stmt (&r1);
2194       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2195       s2 = find_use_stmt (&r2);
2196       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2197     }
2198
2199   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2200      currently.  */
2201   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2202   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2203
2204   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2205      combine it with the rhs of S1.  */
2206   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2207   add_referenced_var (var);
2208   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2209   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2210
2211   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2212   add_referenced_var (var);
2213   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2214
2215   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2216      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2217      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2218   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2219                                            tmp_name,
2220                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2221                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2222
2223   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2224   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2225   s1 = gsi_stmt (bsi);
2226   update_stmt (s1);
2227
2228   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2229   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2230
2231   return new_stmt;
2232 }
2233
2234 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2235    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2236    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2237    the expression so that they are used in the same statement.  */
2238
2239 static gimple
2240 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2241 {
2242   gimple stmt1, stmt2;
2243   tree name1 = name_for_ref (r1);
2244   tree name2 = name_for_ref (r2);
2245
2246   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2247   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2248   if (stmt1 == stmt2)
2249     return stmt1;
2250
2251   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2252 }
2253
2254 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2255    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2256
2257 static chain_p
2258 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2259 {
2260   dref r1, r2, nw;
2261   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2262   bool swap = false;
2263   chain_p new_chain;
2264   unsigned i;
2265   gimple root_stmt;
2266   tree rslt_type = NULL_TREE;
2267
2268   if (ch1 == ch2)
2269     return NULL;
2270   if (ch1->length != ch2->length)
2271     return NULL;
2272
2273   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2274     return NULL;
2275
2276   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2277                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2278     {
2279       if (r1->distance != r2->distance)
2280         return NULL;
2281
2282       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2283         return NULL;
2284     }
2285
2286   if (swap)
2287     {
2288       chain_p tmp = ch1;
2289       ch1 = ch2;
2290       ch2 = tmp;
2291     }
2292
2293   new_chain = XCNEW (struct chain);
2294   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2295   new_chain->op = op;
2296   new_chain->ch1 = ch1;
2297   new_chain->ch2 = ch2;
2298   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2299   new_chain->length = ch1->length;
2300
2301   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2302                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2303     {
2304       nw = XCNEW (struct dref_d);
2305       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2306       nw->distance = r1->distance;
2307
2308       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2309     }
2310
2311   new_chain->has_max_use_after = false;
2312   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2313   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2314     {
2315       if (nw->distance == new_chain->length
2316           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2317         {
2318           new_chain->has_max_use_after = true;
2319           break;
2320         }
2321     }
2322
2323   ch1->combined = true;
2324   ch2->combined = true;
2325   return new_chain;
2326 }
2327
2328 /* Try to combine the CHAINS.  */
2329
2330 static void
2331 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2332 {
2333   unsigned i, j;
2334   chain_p ch1, ch2, cch;
2335   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2336
2337   FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, i, ch1)
2338     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2339       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2340
2341   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2342     {
2343       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2344       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2345         continue;
2346
2347       FOR_EACH_VEC_ELT (chain_p, *chains, j, ch2)
2348         {
2349           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2350             continue;
2351
2352           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2353           if (cch)
2354             {
2355               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2356               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2357               break;
2358             }
2359         }
2360     }
2361 }
2362
2363 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2364    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2365
2366 static bool
2367 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2368 {
2369   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2370   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2371   tree init;
2372   gimple_seq stmts;
2373   dref laref;
2374   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2375
2376   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2377      trap.  */
2378   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2379   for (i = 0; i < n; i++)
2380     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2381
2382   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2383      instead of creating our own.  */
2384   FOR_EACH_VEC_ELT (dref, chain->refs, i, laref)
2385     {
2386       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2387         continue;
2388
2389       gcc_assert (laref->distance > 0);
2390       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2391                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2392     }
2393
2394   for (i = 0; i < n; i++)
2395     {
2396       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2397         continue;
2398
2399       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2400       if (!init)
2401         return false;
2402
2403       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2404         return false;
2405
2406       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2407       if (stmts)
2408         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2409
2410       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2411     }
2412
2413   return true;
2414 }
2415
2416 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2417    be used because the initializers might trap.  */
2418
2419 static void
2420 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2421 {
2422   chain_p chain;
2423   unsigned i;
2424
2425   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2426     {
2427       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2428       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2429         i++;
2430       else
2431         {
2432           release_chain (chain);
2433           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2434         }
2435     }
2436 }
2437
2438 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2439    unrolled.  */
2440
2441 static bool
2442 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2443 {
2444   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2445   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2446   struct component *components;
2447   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2448   unsigned unroll_factor;
2449   struct tree_niter_desc desc;
2450   bool unroll = false;
2451   edge exit;
2452   bitmap tmp_vars;
2453
2454   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2455     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2456
2457   /* Find the data references and split them into components according to their
2458      dependence relations.  */
2459   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2460   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2461   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2462   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2463     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2464
2465   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2466   free_dependence_relations (dependences);
2467   if (!components)
2468     {
2469       free_data_refs (datarefs);
2470       return false;
2471     }
2472
2473   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2474     {
2475       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2476       dump_components (dump_file, components);
2477     }
2478
2479   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2480   components = filter_suitable_components (loop, components);
2481
2482   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2483   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2484   determine_roots (loop, components, &chains);
2485   release_components (components);
2486
2487   if (!chains)
2488     {
2489       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2490         fprintf (dump_file,
2491                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2492       goto end;
2493     }
2494   prepare_initializers (loop, chains);
2495
2496   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2497   try_combine_chains (&chains);
2498
2499   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2500     {
2501       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2502       dump_chains (dump_file, chains);
2503     }
2504
2505   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2506      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2507   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2508   scev_reset ();
2509   unroll = (unroll_factor > 1
2510             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2511   exit = single_dom_exit (loop);
2512
2513   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2514      loop.  */
2515   if (unroll)
2516     {
2517       struct epcc_data dta;
2518
2519       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2520         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2521
2522       dta.chains = chains;
2523       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2524
2525       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2526
2527       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2528          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2529          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2530          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2531          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2532          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2533       replace_phis_by_defined_names (chains);
2534
2535       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2536                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2537       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2538     }
2539   else
2540     {
2541       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2542         fprintf (dump_file,
2543                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2544       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2545     }
2546
2547 end: ;
2548   release_chains (chains);
2549   free_data_refs (datarefs);
2550   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2551   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2552
2553   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2554
2555   return unroll;
2556 }
2557
2558 /* Runs predictive commoning.  */
2559
2560 unsigned
2561 tree_predictive_commoning (void)
2562 {
2563   bool unrolled = false;
2564   struct loop *loop;
2565   loop_iterator li;
2566   unsigned ret = 0;
2567
2568   initialize_original_copy_tables ();
2569   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2570     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2571       {
2572         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2573       }
2574
2575   if (unrolled)
2576     {
2577       scev_reset ();
2578       ret = TODO_cleanup_cfg;
2579     }
2580   free_original_copy_tables ();
2581
2582   return ret;
2583 }