OSDN Git Service

For Marcus - Implement sync primitives inline for ARM.
[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 (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
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_READ (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 (i = 0; VEC_iterate (dref, act->refs, i, ref); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
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 (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
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   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1196          sizeof (dref), order_drefs);
1197
1198   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1199     {
1200       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref)
1201           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1202                               double_int_sub (a->offset, 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            && TREE_CODE (ref) != MEM_REF)
1349     return unshare_expr (ref);
1350
1351   if (INDIRECT_REF_P (ref)
1352       || TREE_CODE (ref) == MEM_REF)
1353     {
1354       /* Take care for MEM_REF and MISALIGNED_INDIRECT_REF at
1355          the same time.  */
1356       ret = unshare_expr (ref);
1357       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1358       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1359     }
1360   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1361     {
1362       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1363       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1364           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1365         return NULL_TREE;
1366
1367       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1368                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1369                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1370     }
1371   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1372     {
1373       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1374       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1375           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1376         return NULL_TREE;
1377       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1378           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1379         return NULL_TREE;
1380
1381       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1382                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1383                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1384       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1385       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1386     }
1387   else
1388     return NULL_TREE;
1389
1390   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1391   if (!ok)
1392     return NULL_TREE;
1393   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1394   if (integer_zerop (iv.step))
1395     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1396   else
1397     {
1398       type = TREE_TYPE (iv.base);
1399       if (POINTER_TYPE_P (type))
1400         {
1401           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1402                              size_int (iter));
1403           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1404         }
1405       else
1406         {
1407           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1408                              build_int_cst_type (type, iter));
1409           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1410         }
1411       *idx_p = unshare_expr (val);
1412     }
1413
1414   return ret;
1415 }
1416
1417 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1418    of CHAIN.  */
1419
1420 static tree
1421 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1422 {
1423   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1424     {
1425       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1426       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1427
1428       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1429     }
1430   else
1431     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1432 }
1433
1434 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1435
1436 void
1437 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1438 {
1439   tree var;
1440
1441   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1442     {
1443       var = PHI_RESULT (stmt);
1444       if (is_gimple_reg (var))
1445         return;
1446
1447       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1448         var = SSA_NAME_VAR (var);
1449       mark_sym_for_renaming (var);
1450       return;
1451     }
1452
1453   update_stmt (stmt);
1454   if (gimple_vuse (stmt))
1455     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1456 }
1457
1458 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1459    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1460
1461 static tree
1462 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1463 {
1464   tree type = TREE_TYPE (ref);
1465   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1466      commoning.  */
1467   tree var = create_tmp_reg (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1468
1469   add_referenced_var (var);
1470   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1471   return var;
1472 }
1473
1474 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1475    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1476    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1477
1478 static void
1479 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1480 {
1481   unsigned i;
1482   unsigned n = chain->length;
1483   dref root = get_chain_root (chain);
1484   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1485   tree ref, init, var, next;
1486   gimple phi;
1487   gimple_seq stmts;
1488   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1489
1490   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1491      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1492   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1493
1494   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1495
1496   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1497     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1498   else
1499     ref = DR_REF (root->ref);
1500
1501   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1502     {
1503       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1504       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1505     }
1506   if (reuse_first)
1507     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1508
1509   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1510     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1511
1512   for (i = 0; i < n; i++)
1513     {
1514       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1515       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1516       init = get_init_expr (chain, i);
1517
1518       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1519       if (stmts)
1520         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1521
1522       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1523       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1524       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1525       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1526     }
1527 }
1528
1529 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1530    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1531    in TMP_VARS.  */
1532
1533 static void
1534 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1535 {
1536   dref root = get_chain_root (chain);
1537   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1538                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1539
1540   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1541   replace_ref_with (root->stmt,
1542                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1543                     true, in_lhs);
1544 }
1545
1546 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1547    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1548    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1549    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1550    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1551    initializer.  */
1552
1553 static void
1554 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1555                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1556                          bitmap tmp_vars)
1557 {
1558   unsigned i;
1559   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1560   gimple_seq stmts;
1561   gimple phi;
1562   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1563
1564   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1565      trap.  */
1566   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1567
1568   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1569   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1570   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1571   if (written)
1572     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1573
1574   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1575     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1576
1577   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1578
1579   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1580   if (stmts)
1581     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1582
1583   if (written)
1584     {
1585       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1586       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1587       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1588       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1589       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1590     }
1591   else
1592     {
1593       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1594       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1595       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1596     }
1597 }
1598
1599
1600 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1601    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1602
1603 static void
1604 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1605 {
1606   VEC (tree, heap) *vars;
1607   dref a;
1608   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1609   tree var;
1610
1611   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1612   gcc_assert (!chain->combined);
1613   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1614     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1615       n_writes++;
1616
1617   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1618   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1619     return;
1620
1621   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1622                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1623
1624   ridx = 0;
1625   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1626     {
1627       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1628       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1629
1630       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1631         {
1632           n_writes--;
1633           if (n_writes)
1634             {
1635               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1636               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1637               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1638             }
1639           else
1640             ridx = 1;
1641         }
1642
1643       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1644                         !is_read, !is_read);
1645     }
1646
1647   VEC_free (tree, heap, vars);
1648 }
1649
1650 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1651    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1652    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1653
1654 static gimple
1655 single_nonlooparound_use (tree name)
1656 {
1657   use_operand_p use;
1658   imm_use_iterator it;
1659   gimple stmt, ret = NULL;
1660
1661   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1662     {
1663       stmt = USE_STMT (use);
1664
1665       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1666         {
1667           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1668              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1669           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1670                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1671             continue;
1672
1673           return NULL;
1674         }
1675       else if (ret != NULL)
1676         return NULL;
1677       else
1678         ret = stmt;
1679     }
1680
1681   return ret;
1682 }
1683
1684 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1685    used.  */
1686
1687 static void
1688 remove_stmt (gimple stmt)
1689 {
1690   tree name;
1691   gimple next;
1692   gimple_stmt_iterator psi;
1693
1694   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1695     {
1696       name = PHI_RESULT (stmt);
1697       next = single_nonlooparound_use (name);
1698       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1699       remove_phi_node (&psi, true);
1700
1701       if (!next
1702           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1703           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1704         return;
1705
1706       stmt = next;
1707     }
1708
1709   while (1)
1710     {
1711       gimple_stmt_iterator bsi;
1712
1713       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1714
1715       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1716       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1717
1718       next = single_nonlooparound_use (name);
1719
1720       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1721       gsi_remove (&bsi, true);
1722       release_defs (stmt);
1723
1724       if (!next
1725           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1726           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1727         return;
1728
1729       stmt = next;
1730     }
1731 }
1732
1733 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1734    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1735
1736 static void
1737 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1738                              bitmap tmp_vars)
1739 {
1740   unsigned i;
1741   dref a, root;
1742   tree var;
1743
1744   if (chain->combined)
1745     {
1746       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1747          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1748       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1749         remove_stmt (a->stmt);
1750     }
1751   else
1752     {
1753       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1754          and replace the uses of the original references by these
1755          variables.  */
1756       root = get_chain_root (chain);
1757       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1758
1759       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1760       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1761         {
1762           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1763           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1764           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1765         }
1766     }
1767 }
1768
1769 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1770    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1771    optimized.  */
1772
1773 static unsigned
1774 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1775 {
1776   chain_p chain;
1777   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1778   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1779
1780   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1781     {
1782       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1783         continue;
1784
1785       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1786          temporary variables that we create for it.  */
1787       af = chain->length;
1788       if (chain->has_max_use_after)
1789         af++;
1790
1791       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1792       if (nfactor <= max)
1793         factor = nfactor;
1794     }
1795
1796   return factor;
1797 }
1798
1799 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1800    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1801
1802 static void
1803 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1804                         bitmap tmp_vars)
1805 {
1806   chain_p chain;
1807   unsigned i;
1808
1809   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1810     {
1811       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1812         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1813       else
1814         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1815     }
1816
1817   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1818 }
1819
1820 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1821    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1822
1823 static void
1824 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1825 {
1826   chain_p chain;
1827   dref a;
1828   unsigned i, j;
1829
1830   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1831     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1832       {
1833         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1834           {
1835             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1836             a->stmt = NULL;
1837           }
1838       }
1839 }
1840
1841 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1842    NULL, use it to set the stmt field.  */
1843
1844 static void
1845 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1846 {
1847   chain_p chain;
1848   dref a;
1849   unsigned i, j;
1850
1851   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1852     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1853       if (a->stmt == NULL)
1854         {
1855           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1856           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1857           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1858         }
1859 }
1860
1861 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1862    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1863
1864 struct epcc_data
1865 {
1866   VEC (chain_p, heap) *chains;
1867   bitmap tmp_vars;
1868 };
1869
1870 static void
1871 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1872 {
1873   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1874
1875   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1876      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1877      tree_predictive_commoning_loop).  */
1878   replace_names_by_phis (dta->chains);
1879   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1880 }
1881
1882 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1883    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1884    the header of the LOOP.  */
1885
1886 static void
1887 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1888 {
1889   gimple stmt, phi;
1890   imm_use_iterator iter;
1891
1892   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1893
1894   while (1)
1895     {
1896       phi = NULL;
1897       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1898         {
1899           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1900               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1901             {
1902               phi = stmt;
1903               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1904             }
1905         }
1906       if (!phi)
1907         return;
1908
1909       name = PHI_RESULT (phi);
1910       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1911     }
1912 }
1913
1914 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1915    register copies arising from phi nodes by changing the base
1916    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1917    for those we want to perform this.  */
1918
1919 static void
1920 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1921 {
1922   edge e;
1923   gimple phi, stmt;
1924   tree name, use, var;
1925   gimple_stmt_iterator psi;
1926
1927   e = loop_latch_edge (loop);
1928   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1929     {
1930       phi = gsi_stmt (psi);
1931       name = PHI_RESULT (phi);
1932       var = SSA_NAME_VAR (name);
1933       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1934         continue;
1935       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1936       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1937
1938       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1939       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1940       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1941              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1942                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1943                 statement (in that case, some register copies will be present
1944                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1945                 created looparound phi nodes).  */
1946              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1947         {
1948           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1949           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1950           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1951         }
1952
1953       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1954     }
1955 }
1956
1957 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1958
1959 static bool
1960 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1961 {
1962   return (!chain->combined
1963           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1964 }
1965
1966 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1967    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1968    statement.  */
1969
1970 static gimple
1971 find_use_stmt (tree *name)
1972 {
1973   gimple stmt;
1974   tree rhs, lhs;
1975
1976   /* Skip over assignments.  */
1977   while (1)
1978     {
1979       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1980       if (!stmt)
1981         return NULL;
1982
1983       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1984         return NULL;
1985
1986       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1987       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1988         return NULL;
1989
1990       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1991         {
1992           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1993           if (rhs != *name)
1994             return NULL;
1995
1996           *name = lhs;
1997         }
1998       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1999                == GIMPLE_BINARY_RHS)
2000         return stmt;
2001       else
2002         return NULL;
2003     }
2004 }
2005
2006 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2007
2008 static bool
2009 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2010 {
2011   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2012       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2013     return false;
2014
2015   return (commutative_tree_code (code)
2016           && associative_tree_code (code));
2017 }
2018
2019 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2020    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2021    is stored in DISTANCE.  */
2022
2023 static gimple
2024 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2025 {
2026   tree lhs;
2027   gimple next;
2028   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2029   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2030   unsigned dist = 0;
2031
2032   if (!may_reassociate_p (type, code))
2033     return NULL;
2034
2035   while (1)
2036     {
2037       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2038       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2039
2040       next = find_use_stmt (&lhs);
2041       if (!next
2042           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2043         break;
2044
2045       stmt = next;
2046       dist++;
2047     }
2048
2049   if (distance)
2050     *distance = dist;
2051   return stmt;
2052 }
2053
2054 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2055    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2056    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2057    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2058    NAME2.  */
2059
2060 static gimple
2061 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2062 {
2063   gimple stmt1, stmt2;
2064
2065   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2066   if (!stmt1)
2067     return NULL;
2068
2069   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2070   if (!stmt2)
2071     return NULL;
2072
2073   if (stmt1 == stmt2)
2074     return stmt1;
2075
2076   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2077   if (!stmt1)
2078     return NULL;
2079   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2080   if (!stmt2)
2081     return NULL;
2082
2083   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2084 }
2085
2086 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2087    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2088    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2089
2090 static bool
2091 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2092                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2093 {
2094   enum tree_code acode;
2095   bool aswap;
2096   tree atype;
2097   tree name1, name2;
2098   gimple stmt;
2099
2100   name1 = name_for_ref (r1);
2101   name2 = name_for_ref (r2);
2102   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2103
2104   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2105
2106   if (!stmt)
2107     return false;
2108
2109   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2110   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2111            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2112   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2113
2114   if (*code == ERROR_MARK)
2115     {
2116       *code = acode;
2117       *swap = aswap;
2118       *rslt_type = atype;
2119       return true;
2120     }
2121
2122   return (*code == acode
2123           && *swap == aswap
2124           && *rslt_type == atype);
2125 }
2126
2127 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2128    an assignment of the remaining operand.  */
2129
2130 static void
2131 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2132 {
2133   tree other_op;
2134   gimple_stmt_iterator si;
2135
2136   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2137
2138   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2139     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2140   else
2141     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2142
2143   si = gsi_for_stmt (stmt);
2144   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2145
2146   /* We should not have reallocated STMT.  */
2147   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2148
2149   update_stmt (stmt);
2150 }
2151
2152 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2153    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2154
2155 static gimple
2156 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2157 {
2158   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2159   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2160   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2161   unsigned dist1, dist2;
2162   enum tree_code code;
2163   tree type = TREE_TYPE (name1);
2164   gimple_stmt_iterator bsi;
2165
2166   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2167   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2168   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2169   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2170   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2171
2172   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2173               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2174
2175   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2176      are used.  */
2177   r1 = name1;
2178   s1 = stmt1;
2179   r2 = name2;
2180   s2 = stmt2;
2181
2182   while (dist1 > dist2)
2183     {
2184       s1 = find_use_stmt (&r1);
2185       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2186       dist1--;
2187     }
2188   while (dist2 > dist1)
2189     {
2190       s2 = find_use_stmt (&r2);
2191       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2192       dist2--;
2193     }
2194
2195   while (s1 != s2)
2196     {
2197       s1 = find_use_stmt (&r1);
2198       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2199       s2 = find_use_stmt (&r2);
2200       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2201     }
2202
2203   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2204      currently.  */
2205   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2206   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2207
2208   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2209      combine it with the rhs of S1.  */
2210   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2211   add_referenced_var (var);
2212   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2213   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2214
2215   var = create_tmp_reg (type, "predreastmp");
2216   add_referenced_var (var);
2217   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2218
2219   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2220      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2221      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2222   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2223                                            tmp_name,
2224                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2225                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2226
2227   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2228   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2229   s1 = gsi_stmt (bsi);
2230   update_stmt (s1);
2231
2232   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2233   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2234
2235   return new_stmt;
2236 }
2237
2238 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2239    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2240    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2241    the expression so that they are used in the same statement.  */
2242
2243 static gimple
2244 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2245 {
2246   gimple stmt1, stmt2;
2247   tree name1 = name_for_ref (r1);
2248   tree name2 = name_for_ref (r2);
2249
2250   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2251   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2252   if (stmt1 == stmt2)
2253     return stmt1;
2254
2255   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2256 }
2257
2258 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2259    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2260
2261 static chain_p
2262 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2263 {
2264   dref r1, r2, nw;
2265   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2266   bool swap = false;
2267   chain_p new_chain;
2268   unsigned i;
2269   gimple root_stmt;
2270   tree rslt_type = NULL_TREE;
2271
2272   if (ch1 == ch2)
2273     return NULL;
2274   if (ch1->length != ch2->length)
2275     return NULL;
2276
2277   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2278     return NULL;
2279
2280   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2281                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2282     {
2283       if (r1->distance != r2->distance)
2284         return NULL;
2285
2286       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2287         return NULL;
2288     }
2289
2290   if (swap)
2291     {
2292       chain_p tmp = ch1;
2293       ch1 = ch2;
2294       ch2 = tmp;
2295     }
2296
2297   new_chain = XCNEW (struct chain);
2298   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2299   new_chain->op = op;
2300   new_chain->ch1 = ch1;
2301   new_chain->ch2 = ch2;
2302   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2303   new_chain->length = ch1->length;
2304
2305   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2306                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2307     {
2308       nw = XCNEW (struct dref_d);
2309       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2310       nw->distance = r1->distance;
2311
2312       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2313     }
2314
2315   new_chain->has_max_use_after = false;
2316   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2317   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2318     {
2319       if (nw->distance == new_chain->length
2320           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2321         {
2322           new_chain->has_max_use_after = true;
2323           break;
2324         }
2325     }
2326
2327   ch1->combined = true;
2328   ch2->combined = true;
2329   return new_chain;
2330 }
2331
2332 /* Try to combine the CHAINS.  */
2333
2334 static void
2335 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2336 {
2337   unsigned i, j;
2338   chain_p ch1, ch2, cch;
2339   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2340
2341   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
2342     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2343       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2344
2345   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2346     {
2347       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2348       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2349         continue;
2350
2351       for (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
2352         {
2353           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2354             continue;
2355
2356           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2357           if (cch)
2358             {
2359               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2360               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2361               break;
2362             }
2363         }
2364     }
2365 }
2366
2367 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2368    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2369
2370 static bool
2371 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2372 {
2373   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2374   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2375   tree init;
2376   gimple_seq stmts;
2377   dref laref;
2378   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2379
2380   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2381      trap.  */
2382   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2383   for (i = 0; i < n; i++)
2384     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2385
2386   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2387      instead of creating our own.  */
2388   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
2389     {
2390       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2391         continue;
2392
2393       gcc_assert (laref->distance > 0);
2394       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2395                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2396     }
2397
2398   for (i = 0; i < n; i++)
2399     {
2400       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2401         continue;
2402
2403       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2404       if (!init)
2405         return false;
2406
2407       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2408         return false;
2409
2410       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2411       if (stmts)
2412         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2413
2414       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2415     }
2416
2417   return true;
2418 }
2419
2420 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2421    be used because the initializers might trap.  */
2422
2423 static void
2424 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2425 {
2426   chain_p chain;
2427   unsigned i;
2428
2429   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2430     {
2431       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2432       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2433         i++;
2434       else
2435         {
2436           release_chain (chain);
2437           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2438         }
2439     }
2440 }
2441
2442 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2443    unrolled.  */
2444
2445 static bool
2446 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2447 {
2448   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2449   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2450   struct component *components;
2451   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2452   unsigned unroll_factor;
2453   struct tree_niter_desc desc;
2454   bool unroll = false;
2455   edge exit;
2456   bitmap tmp_vars;
2457
2458   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2459     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2460
2461   /* Find the data references and split them into components according to their
2462      dependence relations.  */
2463   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2464   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2465   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2466   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2467     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2468
2469   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2470   free_dependence_relations (dependences);
2471   if (!components)
2472     {
2473       free_data_refs (datarefs);
2474       return false;
2475     }
2476
2477   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2478     {
2479       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2480       dump_components (dump_file, components);
2481     }
2482
2483   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2484   components = filter_suitable_components (loop, components);
2485
2486   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2487   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2488   determine_roots (loop, components, &chains);
2489   release_components (components);
2490
2491   if (!chains)
2492     {
2493       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2494         fprintf (dump_file,
2495                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2496       goto end;
2497     }
2498   prepare_initializers (loop, chains);
2499
2500   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2501   try_combine_chains (&chains);
2502
2503   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2504     {
2505       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2506       dump_chains (dump_file, chains);
2507     }
2508
2509   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2510      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2511   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2512   scev_reset ();
2513   unroll = (unroll_factor > 1
2514             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2515   exit = single_dom_exit (loop);
2516
2517   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2518      loop.  */
2519   if (unroll)
2520     {
2521       struct epcc_data dta;
2522
2523       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2524         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2525
2526       dta.chains = chains;
2527       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2528
2529       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2530
2531       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2532          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2533          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2534          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2535          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2536          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2537       replace_phis_by_defined_names (chains);
2538
2539       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2540                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2541       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2542     }
2543   else
2544     {
2545       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2546         fprintf (dump_file,
2547                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2548       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2549     }
2550
2551 end: ;
2552   release_chains (chains);
2553   free_data_refs (datarefs);
2554   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2555   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2556
2557   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2558
2559   return unroll;
2560 }
2561
2562 /* Runs predictive commoning.  */
2563
2564 unsigned
2565 tree_predictive_commoning (void)
2566 {
2567   bool unrolled = false;
2568   struct loop *loop;
2569   loop_iterator li;
2570   unsigned ret = 0;
2571
2572   initialize_original_copy_tables ();
2573   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2574     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2575       {
2576         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2577       }
2578
2579   if (unrolled)
2580     {
2581       scev_reset ();
2582       ret = TODO_cleanup_cfg;
2583     }
2584   free_original_copy_tables ();
2585
2586   return ret;
2587 }