OSDN Git Service

2010-04-27 Tobias Burnus <burnus@net-b.de>
[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 "diagnostic.h"
202 #include "tree-pass.h"
203 #include "tree-affine.h"
204 #include "tree-inline.h"
205
206 /* The maximum number of iterations between the considered memory
207    references.  */
208
209 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
210
211 /* Data references (or phi nodes that carry data reference values across
212    loop iterations).  */
213
214 typedef struct dref_d
215 {
216   /* The reference itself.  */
217   struct data_reference *ref;
218
219   /* The statement in that the reference appears.  */
220   gimple stmt;
221
222   /* In case that STMT is a phi node, this field is set to the SSA name
223      defined by it in replace_phis_by_defined_names (in order to avoid
224      pointing to phi node that got reallocated in the meantime).  */
225   tree name_defined_by_phi;
226
227   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
228      iterations of the loop).  */
229   unsigned distance;
230
231   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
232   double_int offset;
233
234   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
235   unsigned pos;
236
237   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
238      entered.  */
239   unsigned always_accessed : 1;
240 } *dref;
241
242 DEF_VEC_P (dref);
243 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
244
245 /* Type of the chain of the references.  */
246
247 enum chain_type
248 {
249   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
250   CT_INVARIANT,
251
252   /* There are only loads in the chain.  */
253   CT_LOAD,
254
255   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
256   CT_STORE_LOAD,
257
258   /* A combination of two chains.  */
259   CT_COMBINATION
260 };
261
262 /* Chains of data references.  */
263
264 typedef struct chain
265 {
266   /* Type of the chain.  */
267   enum chain_type type;
268
269   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
270      combined, and the type of the result.  */
271   enum tree_code op;
272   tree rslt_type;
273   struct chain *ch1, *ch2;
274
275   /* The references in the chain.  */
276   VEC(dref,heap) *refs;
277
278   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
279   unsigned length;
280
281   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
282   VEC(tree,heap) *vars;
283
284   /* Initializers for the variables.  */
285   VEC(tree,heap) *inits;
286
287   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
288      that comes after the root in the loop.  */
289   unsigned has_max_use_after : 1;
290
291   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
292   unsigned all_always_accessed : 1;
293
294   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
295   unsigned combined : 1;
296 } *chain_p;
297
298 DEF_VEC_P (chain_p);
299 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
300
301 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
302    the component.  */
303
304 enum ref_step_type
305 {
306   /* The step is zero.  */
307   RS_INVARIANT,
308
309   /* The step is nonzero.  */
310   RS_NONZERO,
311
312   /* The step may or may not be nonzero.  */
313   RS_ANY
314 };
315
316 /* Components of the data dependence graph.  */
317
318 struct component
319 {
320   /* The references in the component.  */
321   VEC(dref,heap) *refs;
322
323   /* What we know about the step of the references in the component.  */
324   enum ref_step_type comp_step;
325
326   /* Next component in the list.  */
327   struct component *next;
328 };
329
330 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
331
332 static bitmap looparound_phis;
333
334 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
335
336 static struct pointer_map_t *name_expansions;
337
338 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
339
340 extern void dump_dref (FILE *, dref);
341 void
342 dump_dref (FILE *file, dref ref)
343 {
344   if (ref->ref)
345     {
346       fprintf (file, "    ");
347       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
348       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
349                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
350
351       fprintf (file, "      offset ");
352       dump_double_int (file, ref->offset, false);
353       fprintf (file, "\n");
354
355       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
356     }
357   else
358     {
359       if (gimple_code (ref->stmt) == GIMPLE_PHI)
360         fprintf (file, "    looparound ref\n");
361       else
362         fprintf (file, "    combination ref\n");
363       fprintf (file, "      in statement ");
364       print_gimple_stmt (file, ref->stmt, 0, TDF_SLIM);
365       fprintf (file, "\n");
366       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
367     }
368
369 }
370
371 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
372
373 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
374 void
375 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
376 {
377   dref a;
378   const char *chain_type;
379   unsigned i;
380   tree var;
381
382   switch (chain->type)
383     {
384     case CT_INVARIANT:
385       chain_type = "Load motion";
386       break;
387
388     case CT_LOAD:
389       chain_type = "Loads-only";
390       break;
391
392     case CT_STORE_LOAD:
393       chain_type = "Store-loads";
394       break;
395
396     case CT_COMBINATION:
397       chain_type = "Combination";
398       break;
399
400     default:
401       gcc_unreachable ();
402     }
403
404   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
405            chain->combined ? " (combined)" : "");
406   if (chain->type != CT_INVARIANT)
407     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
408              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
409
410   if (chain->type == CT_COMBINATION)
411     {
412       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
413                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->op),
414                (void *) chain->ch2);
415       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
416       fprintf (file, "\n");
417     }
418
419   if (chain->vars)
420     {
421       fprintf (file, "  vars");
422       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
423         {
424           fprintf (file, " ");
425           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
426         }
427       fprintf (file, "\n");
428     }
429
430   if (chain->inits)
431     {
432       fprintf (file, "  inits");
433       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
434         {
435           fprintf (file, " ");
436           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
437         }
438       fprintf (file, "\n");
439     }
440
441   fprintf (file, "  references:\n");
442   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
443     dump_dref (file, a);
444
445   fprintf (file, "\n");
446 }
447
448 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
449
450 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
451 void
452 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
453 {
454   chain_p chain;
455   unsigned i;
456
457   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
458     dump_chain (file, chain);
459 }
460
461 /* Dumps COMP to FILE.  */
462
463 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
464 void
465 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
466 {
467   dref a;
468   unsigned i;
469
470   fprintf (file, "Component%s:\n",
471            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
472   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
473     dump_dref (file, a);
474   fprintf (file, "\n");
475 }
476
477 /* Dumps COMPS to FILE.  */
478
479 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
480 void
481 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
482 {
483   struct component *comp;
484
485   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
486     dump_component (file, comp);
487 }
488
489 /* Frees a chain CHAIN.  */
490
491 static void
492 release_chain (chain_p chain)
493 {
494   dref ref;
495   unsigned i;
496
497   if (chain == NULL)
498     return;
499
500   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
501     free (ref);
502
503   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
504   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
505   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
506
507   free (chain);
508 }
509
510 /* Frees CHAINS.  */
511
512 static void
513 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
514 {
515   unsigned i;
516   chain_p chain;
517
518   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
519     release_chain (chain);
520   VEC_free (chain_p, heap, chains);
521 }
522
523 /* Frees a component COMP.  */
524
525 static void
526 release_component (struct component *comp)
527 {
528   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
529   free (comp);
530 }
531
532 /* Frees list of components COMPS.  */
533
534 static void
535 release_components (struct component *comps)
536 {
537   struct component *act, *next;
538
539   for (act = comps; act; act = next)
540     {
541       next = act->next;
542       release_component (act);
543     }
544 }
545
546 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
547    shortening.  */
548
549 static unsigned
550 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
551 {
552   unsigned root, n;
553
554   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
555     continue;
556
557   for (; a != root; a = n)
558     {
559       n = fathers[a];
560       fathers[a] = root;
561     }
562
563   return root;
564 }
565
566 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
567    components, A and B are components to merge.  */
568
569 static void
570 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
571 {
572   unsigned ca = component_of (fathers, a);
573   unsigned cb = component_of (fathers, b);
574
575   if (ca == cb)
576     return;
577
578   if (sizes[ca] < sizes[cb])
579     {
580       sizes[cb] += sizes[ca];
581       fathers[ca] = cb;
582     }
583   else
584     {
585       sizes[ca] += sizes[cb];
586       fathers[cb] = ca;
587     }
588 }
589
590 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
591    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
592    step of the reference A.  */
593
594 static bool
595 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
596 {
597   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
598
599   if (!step
600       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
601       || tree_could_throw_p (ref))
602     return false;
603
604   if (integer_zerop (step))
605     *ref_step = RS_INVARIANT;
606   else if (integer_nonzerop (step))
607     *ref_step = RS_NONZERO;
608   else
609     *ref_step = RS_ANY;
610
611   return true;
612 }
613
614 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
615
616 static void
617 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
618 {
619   aff_tree delta;
620
621   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
622                                   &name_expansions);
623   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
624   aff_combination_add (offset, &delta);
625 }
626
627 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
628    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
629    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
630    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
631    satisfy suitable_reference_p.  */
632
633 static bool
634 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
635                   double_int *off)
636 {
637   aff_tree diff, baseb, step;
638   tree typea, typeb;
639
640   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
641   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
642   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
643   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
644     return false;
645
646   /* Check whether the base address and the step of both references is the
647      same.  */
648   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
649       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
650     return false;
651
652   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
653     {
654       /* If the references have loop invariant address, check that they access
655          exactly the same location.  */
656       *off = double_int_zero;
657       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
658               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
659     }
660
661   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
662      is a multiple of step.  */
663   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
664   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
665   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
666   aff_combination_add (&diff, &baseb);
667
668   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
669                                   &step, &name_expansions);
670   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
671 }
672
673 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
674    it is executed whenever the loop is entered.  */
675
676 static basic_block
677 last_always_executed_block (struct loop *loop)
678 {
679   unsigned i;
680   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
681   edge ex;
682   basic_block last = loop->latch;
683
684   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
685     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
686   VEC_free (edge, heap, exits);
687
688   return last;
689 }
690
691 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
692
693 static struct component *
694 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
695                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
696                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
697 {
698   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
699   unsigned ca, ia, ib, bad;
700   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
701   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
702   struct component **comps;
703   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
704   struct data_dependence_relation *ddr;
705   struct component *comp_list = NULL, *comp;
706   dref dataref;
707   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
708
709   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
710     {
711       if (!DR_REF (dr))
712         {
713           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
714              just fail.  */
715           goto end;
716         }
717       dr->aux = (void *) (size_t) i;
718       comp_father[i] = i;
719       comp_size[i] = 1;
720     }
721
722   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
723   comp_father[n] = n;
724   comp_size[n] = 1;
725
726   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
727     {
728       enum ref_step_type dummy;
729
730       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
731         {
732           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
733           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
734         }
735     }
736
737   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
738     {
739       double_int dummy_off;
740
741       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
742         continue;
743
744       dra = DDR_A (ddr);
745       drb = DDR_B (ddr);
746       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
747       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
748       if (ia == ib)
749         continue;
750
751       bad = component_of (comp_father, n);
752
753       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
754       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
755           && (ia == bad || ib == bad
756               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
757         continue;
758
759       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
760     }
761
762   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
763   bad = component_of (comp_father, n);
764   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
765     {
766       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
767       ca = component_of (comp_father, ia);
768       if (ca == bad)
769         continue;
770
771       comp = comps[ca];
772       if (!comp)
773         {
774           comp = XCNEW (struct component);
775           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
776           comps[ca] = comp;
777         }
778
779       dataref = XCNEW (struct dref_d);
780       dataref->ref = dr;
781       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
782       dataref->offset = double_int_zero;
783       dataref->distance = 0;
784
785       dataref->always_accessed
786               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
787                                 gimple_bb (dataref->stmt));
788       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
789       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
790     }
791
792   for (i = 0; i < n; i++)
793     {
794       comp = comps[i];
795       if (comp)
796         {
797           comp->next = comp_list;
798           comp_list = comp;
799         }
800     }
801   free (comps);
802
803 end:
804   free (comp_father);
805   free (comp_size);
806   return comp_list;
807 }
808
809 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
810    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
811    loop.  */
812
813 static bool
814 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
815 {
816   unsigned i;
817   dref a, first;
818   basic_block ba, bp = loop->header;
819   bool ok, has_write = false;
820
821   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
822     {
823       ba = gimple_bb (a->stmt);
824
825       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
826         return false;
827
828       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
829       bp = ba;
830
831       if (!DR_IS_READ (a->ref))
832         has_write = true;
833     }
834
835   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
836   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
837   gcc_assert (ok);
838   first->offset = double_int_zero;
839
840   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
841     {
842       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
843         return false;
844
845 #ifdef ENABLE_CHECKING
846       {
847         enum ref_step_type a_step;
848         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
849         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
850       }
851 #endif
852     }
853
854   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
855      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
856      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
857      or the previous one.  */
858   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
859     return false;
860
861   return true;
862 }
863
864 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
865    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
866    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
867    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
868
869 static struct component *
870 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
871 {
872   struct component **comp, *act;
873
874   for (comp = &comps; *comp; )
875     {
876       act = *comp;
877       if (suitable_component_p (loop, act))
878         comp = &act->next;
879       else
880         {
881           dref ref;
882           unsigned i;
883
884           *comp = act->next;
885           for (i = 0; VEC_iterate (dref, act->refs, i, ref); i++)
886             free (ref);
887           release_component (act);
888         }
889     }
890
891   return comps;
892 }
893
894 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
895    qsort.  */
896
897 static int
898 order_drefs (const void *a, const void *b)
899 {
900   const dref *const da = (const dref *) a;
901   const dref *const db = (const dref *) b;
902   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
903
904   if (offcmp != 0)
905     return offcmp;
906
907   return (*da)->pos - (*db)->pos;
908 }
909
910 /* Returns root of the CHAIN.  */
911
912 static inline dref
913 get_chain_root (chain_p chain)
914 {
915   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
916 }
917
918 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
919
920 static void
921 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
922 {
923   dref root = get_chain_root (chain);
924   double_int dist;
925
926   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
927   dist = double_int_add (ref->offset, double_int_neg (root->offset));
928   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
929     {
930       free (ref);
931       return;
932     }
933   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
934
935   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
936
937   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
938
939   if (ref->distance >= chain->length)
940     {
941       chain->length = ref->distance;
942       chain->has_max_use_after = false;
943     }
944
945   if (ref->distance == chain->length
946       && ref->pos > root->pos)
947     chain->has_max_use_after = true;
948
949   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
950 }
951
952 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
953
954 static chain_p
955 make_invariant_chain (struct component *comp)
956 {
957   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
958   unsigned i;
959   dref ref;
960
961   chain->type = CT_INVARIANT;
962
963   chain->all_always_accessed = true;
964
965   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
966     {
967       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
968       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
969     }
970
971   return chain;
972 }
973
974 /* Make a new chain rooted at REF.  */
975
976 static chain_p
977 make_rooted_chain (dref ref)
978 {
979   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
980
981   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
982
983   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
984   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
985
986   ref->distance = 0;
987
988   return chain;
989 }
990
991 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
992
993 static bool
994 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
995 {
996   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
997 }
998
999 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
1000    is no such name.  */
1001
1002 static tree
1003 name_for_ref (dref ref)
1004 {
1005   tree name;
1006
1007   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1008     {
1009       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1010         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1011       else
1012         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1013     }
1014   else
1015     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1016
1017   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1018 }
1019
1020 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1021    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1022
1023 static bool
1024 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1025                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1026 {
1027   aff_tree diff, base, step;
1028   double_int off;
1029
1030   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1031   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1032     return false;
1033
1034   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1035      invariant inside the loop.  */
1036   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1037
1038   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1039      exactly the same location.  */
1040   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1041     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1042             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1043
1044   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1045      -DISTANCE-th iteration.  */
1046   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1047   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1048   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1049   aff_combination_add (&diff, &base);
1050
1051   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1052                                   &name_expansions);
1053   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1054     return false;
1055
1056   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1057     return false;
1058
1059   return true;
1060 }
1061
1062 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1063    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1064    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1065    is the root of the current chain.  */
1066
1067 static gimple
1068 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1069 {
1070   tree name, init, init_ref;
1071   gimple phi = NULL, init_stmt;
1072   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1073   struct data_reference init_dr;
1074   gimple_stmt_iterator psi;
1075
1076   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1077     {
1078       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1079         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1080       else
1081         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1082     }
1083   else
1084     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1085   if (!name)
1086     return NULL;
1087
1088   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1089     {
1090       phi = gsi_stmt (psi);
1091       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1092         break;
1093     }
1094
1095   if (gsi_end_p (psi))
1096     return NULL;
1097
1098   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1099   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1100     return NULL;
1101   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1102   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1103     return NULL;
1104   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1105
1106   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1107   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1108       && !DECL_P (init_ref))
1109     return NULL;
1110
1111   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1112      loop enclosing PHI).  */
1113   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1114   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1115   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1116   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1117     return NULL;
1118
1119   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1120     return NULL;
1121
1122   return phi;
1123 }
1124
1125 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1126
1127 static void
1128 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1129 {
1130   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1131   unsigned i;
1132
1133   nw->stmt = phi;
1134   nw->distance = ref->distance + 1;
1135   nw->always_accessed = 1;
1136
1137   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
1138     if (aref->distance >= nw->distance)
1139       break;
1140   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1141
1142   if (nw->distance > chain->length)
1143     {
1144       chain->length = nw->distance;
1145       chain->has_max_use_after = false;
1146     }
1147 }
1148
1149 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1150    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1151    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1152    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1153
1154 static void
1155 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1156 {
1157   unsigned i;
1158   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1159   gimple phi;
1160
1161   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
1162     {
1163       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1164       if (!phi)
1165         continue;
1166
1167       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1168       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1169     }
1170 }
1171
1172 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1173    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1174    loop.  */
1175
1176 static void
1177 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1178                       struct component *comp,
1179                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1180 {
1181   unsigned i;
1182   dref a;
1183   chain_p chain = NULL;
1184   double_int last_ofs = double_int_zero;
1185
1186   /* Invariants are handled specially.  */
1187   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1188     {
1189       chain = make_invariant_chain (comp);
1190       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1191       return;
1192     }
1193
1194   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1195          sizeof (dref), order_drefs);
1196
1197   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1198     {
1199       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref)
1200           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1201                               double_int_add (a->offset,
1202                                               double_int_neg (last_ofs))) <= 0)
1203         {
1204           if (nontrivial_chain_p (chain))
1205             {
1206               add_looparound_copies (loop, chain);
1207               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1208             }
1209           else
1210             release_chain (chain);
1211           chain = make_rooted_chain (a);
1212           last_ofs = a->offset;
1213           continue;
1214         }
1215
1216       add_ref_to_chain (chain, a);
1217     }
1218
1219   if (nontrivial_chain_p (chain))
1220     {
1221       add_looparound_copies (loop, chain);
1222       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1223     }
1224   else
1225     release_chain (chain);
1226 }
1227
1228 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1229    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1230
1231 static void
1232 determine_roots (struct loop *loop,
1233                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1234 {
1235   struct component *comp;
1236
1237   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1238     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1239 }
1240
1241 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1242    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1243    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1244    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1245
1246 static void
1247 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1248 {
1249   tree val;
1250   gimple new_stmt;
1251   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1252
1253   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1254     {
1255       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1256
1257       val = PHI_RESULT (stmt);
1258       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1259       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1260       remove_phi_node (&psi, false);
1261
1262       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1263       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1264       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1265       return;
1266     }
1267
1268   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1269      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1270   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1271
1272   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1273
1274   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1275   if (!set)
1276     {
1277       gcc_assert (!in_lhs);
1278       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1279       stmt = gsi_stmt (bsi);
1280       update_stmt (stmt);
1281       return;
1282     }
1283
1284   if (in_lhs)
1285     {
1286       /* We have statement
1287
1288          OLD = VAL
1289
1290          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1291          this to
1292
1293          OLD = VAL
1294          NEW = VAL
1295
1296          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1297          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1298          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1299
1300          OLD = VAL
1301          NEW = OLD
1302
1303          */
1304
1305       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1306       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1307         {
1308           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1309           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1310         }
1311     }
1312   else
1313     {
1314       /* VAL = OLD
1315
1316          is transformed to
1317
1318          VAL = OLD
1319          NEW = VAL  */
1320
1321       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1322     }
1323
1324   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1325   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1326 }
1327
1328 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1329    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1330    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1331    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1332    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1333
1334 static tree
1335 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1336 {
1337   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1338   affine_iv iv;
1339   bool ok;
1340
1341   if (handled_component_p (ref))
1342     {
1343       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1344       if (!op0)
1345         return NULL_TREE;
1346     }
1347   else if (!INDIRECT_REF_P (ref))
1348     return unshare_expr (ref);
1349
1350   if (INDIRECT_REF_P (ref))
1351     {
1352       /* Take care for INDIRECT_REF and MISALIGNED_INDIRECT_REF at
1353          the same time.  */
1354       ret = copy_node (ref);
1355       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1356       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1357     }
1358   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1359     {
1360       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1361       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1362           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1363         return NULL_TREE;
1364
1365       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1366                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1367                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1368     }
1369   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1370     {
1371       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1372       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1373           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1374         return NULL_TREE;
1375       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1376           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1377         return NULL_TREE;
1378
1379       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1380                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1381                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1382       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1383       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1384     }
1385   else
1386     return NULL_TREE;
1387
1388   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1389   if (!ok)
1390     return NULL_TREE;
1391   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1392   if (integer_zerop (iv.step))
1393     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1394   else
1395     {
1396       type = TREE_TYPE (iv.base);
1397       if (POINTER_TYPE_P (type))
1398         {
1399           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1400                              size_int (iter));
1401           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1402         }
1403       else
1404         {
1405           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1406                              build_int_cst_type (type, iter));
1407           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1408         }
1409       *idx_p = unshare_expr (val);
1410     }
1411
1412   return ret;
1413 }
1414
1415 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1416    of CHAIN.  */
1417
1418 static tree
1419 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1420 {
1421   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1422     {
1423       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1424       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1425
1426       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1427     }
1428   else
1429     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1430 }
1431
1432 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1433
1434 void
1435 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1436 {
1437   tree var;
1438
1439   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1440     {
1441       var = PHI_RESULT (stmt);
1442       if (is_gimple_reg (var))
1443         return;
1444
1445       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1446         var = SSA_NAME_VAR (var);
1447       mark_sym_for_renaming (var);
1448       return;
1449     }
1450
1451   update_stmt (stmt);
1452   if (gimple_vuse (stmt))
1453     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1454 }
1455
1456 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1457    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1458
1459 static tree
1460 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1461 {
1462   tree type = TREE_TYPE (ref);
1463   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1464      commoning.  */
1465   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1466
1467   add_referenced_var (var);
1468   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1469   return var;
1470 }
1471
1472 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1473    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1474    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1475
1476 static void
1477 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1478 {
1479   unsigned i;
1480   unsigned n = chain->length;
1481   dref root = get_chain_root (chain);
1482   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1483   tree ref, init, var, next;
1484   gimple phi;
1485   gimple_seq stmts;
1486   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1487
1488   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1489      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1490   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1491
1492   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1493
1494   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1495     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1496   else
1497     ref = DR_REF (root->ref);
1498
1499   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1500     {
1501       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1502       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1503     }
1504   if (reuse_first)
1505     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1506
1507   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1508     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1509
1510   for (i = 0; i < n; i++)
1511     {
1512       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1513       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1514       init = get_init_expr (chain, i);
1515
1516       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1517       if (stmts)
1518         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1519
1520       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1521       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1522       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1523       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1524     }
1525 }
1526
1527 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1528    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1529    in TMP_VARS.  */
1530
1531 static void
1532 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1533 {
1534   dref root = get_chain_root (chain);
1535   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1536                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1537
1538   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1539   replace_ref_with (root->stmt,
1540                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1541                     true, in_lhs);
1542 }
1543
1544 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1545    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1546    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1547    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1548    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1549    initializer.  */
1550
1551 static void
1552 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1553                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1554                          bitmap tmp_vars)
1555 {
1556   unsigned i;
1557   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1558   gimple_seq stmts;
1559   gimple phi;
1560   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1561
1562   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1563      trap.  */
1564   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1565
1566   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1567   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1568   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1569   if (written)
1570     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1571
1572   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1573     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1574
1575   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1576
1577   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1578   if (stmts)
1579     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1580
1581   if (written)
1582     {
1583       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1584       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1585       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1586       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1587       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1588     }
1589   else
1590     {
1591       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1592       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1593       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1594     }
1595 }
1596
1597
1598 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1599    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1600
1601 static void
1602 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1603 {
1604   VEC (tree, heap) *vars;
1605   dref a;
1606   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1607   tree var;
1608
1609   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1610   gcc_assert (!chain->combined);
1611   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1612     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1613       n_writes++;
1614
1615   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1616   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1617     return;
1618
1619   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1620                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1621
1622   ridx = 0;
1623   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1624     {
1625       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1626       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1627
1628       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1629         {
1630           n_writes--;
1631           if (n_writes)
1632             {
1633               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1634               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1635               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1636             }
1637           else
1638             ridx = 1;
1639         }
1640
1641       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1642                         !is_read, !is_read);
1643     }
1644
1645   VEC_free (tree, heap, vars);
1646 }
1647
1648 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1649    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1650    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1651
1652 static gimple
1653 single_nonlooparound_use (tree name)
1654 {
1655   use_operand_p use;
1656   imm_use_iterator it;
1657   gimple stmt, ret = NULL;
1658
1659   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1660     {
1661       stmt = USE_STMT (use);
1662
1663       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1664         {
1665           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1666              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1667           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1668                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1669             continue;
1670
1671           return NULL;
1672         }
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1829     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1850     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
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 (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
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 (data_reference_p, heap) *datarefs;
2447   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2448   struct component *components;
2449   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2450   unsigned unroll_factor;
2451   struct tree_niter_desc desc;
2452   bool unroll = false;
2453   edge exit;
2454   bitmap tmp_vars;
2455
2456   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2457     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2458
2459   /* Find the data references and split them into components according to their
2460      dependence relations.  */
2461   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2462   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2463   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2464   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2465     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2466
2467   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2468   free_dependence_relations (dependences);
2469   if (!components)
2470     {
2471       free_data_refs (datarefs);
2472       return false;
2473     }
2474
2475   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2476     {
2477       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2478       dump_components (dump_file, components);
2479     }
2480
2481   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2482   components = filter_suitable_components (loop, components);
2483
2484   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2485   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2486   determine_roots (loop, components, &chains);
2487   release_components (components);
2488
2489   if (!chains)
2490     {
2491       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2492         fprintf (dump_file,
2493                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2494       goto end;
2495     }
2496   prepare_initializers (loop, chains);
2497
2498   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2499   try_combine_chains (&chains);
2500
2501   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2502     {
2503       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2504       dump_chains (dump_file, chains);
2505     }
2506
2507   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2508      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2509   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2510   scev_reset ();
2511   unroll = (unroll_factor > 1
2512             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2513   exit = single_dom_exit (loop);
2514
2515   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2516      loop.  */
2517   if (unroll)
2518     {
2519       struct epcc_data dta;
2520
2521       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2522         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2523
2524       dta.chains = chains;
2525       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2526
2527       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2528
2529       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2530          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2531          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2532          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2533          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2534          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2535       replace_phis_by_defined_names (chains);
2536
2537       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2538                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2539       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2540     }
2541   else
2542     {
2543       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2544         fprintf (dump_file,
2545                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2546       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2547     }
2548
2549 end: ;
2550   release_chains (chains);
2551   free_data_refs (datarefs);
2552   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2553   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2554
2555   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2556
2557   return unroll;
2558 }
2559
2560 /* Runs predictive commoning.  */
2561
2562 unsigned
2563 tree_predictive_commoning (void)
2564 {
2565   bool unrolled = false;
2566   struct loop *loop;
2567   loop_iterator li;
2568   unsigned ret = 0;
2569
2570   initialize_original_copy_tables ();
2571   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2572     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2573       {
2574         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2575       }
2576
2577   if (unrolled)
2578     {
2579       scev_reset ();
2580       ret = TODO_cleanup_cfg;
2581     }
2582   free_original_copy_tables ();
2583
2584   return ret;
2585 }