OSDN Git Service

gcc/ChangeLog:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-predcom.c
1 /* Predictive commoning.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 /* This file implements the predictive commoning optimization.  Predictive
21    commoning can be viewed as CSE around a loop, and with some improvements,
22    as generalized strength reduction-- i.e., reusing values computed in
23    earlier iterations of a loop in the later ones.  So far, the pass only
24    handles the most useful case, that is, reusing values of memory references.
25    If you think this is all just a special case of PRE, you are sort of right;
26    however, concentrating on loops is simpler, and makes it possible to
27    incorporate data dependence analysis to detect the opportunities, perform
28    loop unrolling to avoid copies together with renaming immediately,
29    and if needed, we could also take register pressure into account.
30
31    Let us demonstrate what is done on an example:
32    
33    for (i = 0; i < 100; i++)
34      {
35        a[i+2] = a[i] + a[i+1];
36        b[10] = b[10] + i;
37        c[i] = c[99 - i];
38        d[i] = d[i + 1];
39      }
40
41    1) We find data references in the loop, and split them to mutually
42       independent groups (i.e., we find components of a data dependence
43       graph).  We ignore read-read dependences whose distance is not constant.
44       (TODO -- we could also ignore antidependences).  In this example, we
45       find the following groups:
46
47       a[i]{read}, a[i+1]{read}, a[i+2]{write}
48       b[10]{read}, b[10]{write}
49       c[99 - i]{read}, c[i]{write}
50       d[i + 1]{read}, d[i]{write}
51
52    2) Inside each of the group, we verify several conditions:
53       a) all the references must differ in indices only, and the indices
54          must all have the same step
55       b) the references must dominate loop latch (and thus, they must be
56          ordered by dominance relation).
57       c) the distance of the indices must be a small multiple of the step
58       We are then able to compute the difference of the references (# of
59       iterations before they point to the same place as the first of them).
60       Also, in case there are writes in the loop, we split the groups into
61       chains whose head is the write whose values are used by the reads in
62       the same chain.  The chains are then processed independently,
63       making the further transformations simpler.  Also, the shorter chains
64       need the same number of registers, but may require lower unrolling
65       factor in order to get rid of the copies on the loop latch.
66       
67       In our example, we get the following chains (the chain for c is invalid).
68
69       a[i]{read,+0}, a[i+1]{read,-1}, a[i+2]{write,-2}
70       b[10]{read,+0}, b[10]{write,+0}
71       d[i + 1]{read,+0}, d[i]{write,+1}
72
73    3) For each read, we determine the read or write whose value it reuses,
74       together with the distance of this reuse.  I.e. we take the last
75       reference before it with distance 0, or the last of the references
76       with the smallest positive distance to the read.  Then, we remove
77       the references that are not used in any of these chains, discard the
78       empty groups, and propagate all the links so that they point to the
79       single root reference of the chain (adjusting their distance 
80       appropriately).  Some extra care needs to be taken for references with
81       step 0.  In our example (the numbers indicate the distance of the
82       reuse),
83
84       a[i] --> (*) 2, a[i+1] --> (*) 1, a[i+2] (*)
85       b[10] --> (*) 1, b[10] (*)
86
87    4) The chains are combined together if possible.  If the corresponding
88       elements of two chains are always combined together with the same
89       operator, we remember just the result of this combination, instead
90       of remembering the values separately.  We may need to perform
91       reassociation to enable combining, for example
92
93       e[i] + f[i+1] + e[i+1] + f[i]
94
95       can be reassociated as
96
97       (e[i] + f[i]) + (e[i+1] + f[i+1])
98
99       and we can combine the chains for e and f into one chain.
100
101    5) For each root reference (end of the chain) R, let N be maximum distance
102       of a reference reusing its value.  Variables R0 upto RN are created,
103       together with phi nodes that transfer values from R1 .. RN to
104       R0 .. R(N-1).
105       Initial values are loaded to R0..R(N-1) (in case not all references
106       must necessarily be accessed and they may trap, we may fail here;
107       TODO sometimes, the loads could be guarded by a check for the number
108       of iterations).  Values loaded/stored in roots are also copied to
109       RN.  Other reads are replaced with the appropriate variable Ri.
110       Everything is put to SSA form.
111
112       As a small improvement, if R0 is dead after the root (i.e., all uses of
113       the value with the maximum distance dominate the root), we can avoid
114       creating RN and use R0 instead of it.
115
116       In our example, we get (only the parts concerning a and b are shown):
117       for (i = 0; i < 100; i++)
118         {
119           f = phi (a[0], s);
120           s = phi (a[1], f);
121           x = phi (b[10], x);
122
123           f = f + s;
124           a[i+2] = f;
125           x = x + i;
126           b[10] = x;
127         }
128
129    6) Factor F for unrolling is determined as the smallest common multiple of
130       (N + 1) for each root reference (N for references for that we avoided
131       creating RN).  If F and the loop is small enough, loop is unrolled F
132       times.  The stores to RN (R0) in the copies of the loop body are
133       periodically replaced with R0, R1, ... (R1, R2, ...), so that they can
134       be coalesced and the copies can be eliminated.
135       
136       TODO -- copy propagation and other optimizations may change the live
137       ranges of the temporary registers and prevent them from being coalesced;
138       this may increase the register pressure.
139
140       In our case, F = 2 and the (main loop of the) result is
141
142       for (i = 0; i < ...; i += 2)
143         {
144           f = phi (a[0], f);
145           s = phi (a[1], s);
146           x = phi (b[10], x);
147
148           f = f + s;
149           a[i+2] = f;
150           x = x + i;
151           b[10] = x;
152
153           s = s + f;
154           a[i+3] = s;
155           x = x + i;
156           b[10] = x;
157        }
158
159    TODO -- stores killing other stores can be taken into account, e.g.,
160    for (i = 0; i < n; i++)
161      {
162        a[i] = 1;
163        a[i+2] = 2;
164      }
165
166    can be replaced with
167
168    t0 = a[0];
169    t1 = a[1];
170    for (i = 0; i < n; i++)
171      {
172        a[i] = 1;
173        t2 = 2;
174        t0 = t1;
175        t1 = t2;
176      }
177    a[n] = t0;
178    a[n+1] = t1;
179
180    The interesting part is that this would generalize store motion; still, since
181    sm is performed elsewhere, it does not seem that important.
182
183    Predictive commoning can be generalized for arbitrary computations (not
184    just memory loads), and also nontrivial transfer functions (e.g., replacing
185    i * i with ii_last + 2 * i + 1), to generalize strength reduction.  */
186
187 #include "config.h"
188 #include "system.h"
189 #include "coretypes.h"
190 #include "tm.h"
191 #include "tree.h"
192 #include "tm_p.h"
193 #include "cfgloop.h"
194 #include "tree-flow.h"
195 #include "ggc.h"
196 #include "tree-data-ref.h"
197 #include "tree-scalar-evolution.h"
198 #include "tree-chrec.h"
199 #include "params.h"
200 #include "diagnostic.h"
201 #include "tree-pass.h"
202 #include "tree-affine.h"
203 #include "tree-inline.h"
204
205 /* The maximum number of iterations between the considered memory
206    references.  */
207
208 #define MAX_DISTANCE (target_avail_regs < 16 ? 4 : 8)
209    
210 /* Data references (or phi nodes that carry data reference values across
211    loop iterations).  */
212
213 typedef struct dref_d
214 {
215   /* The reference itself.  */
216   struct data_reference *ref;
217
218   /* The statement in that the reference appears.  */
219   gimple stmt;
220
221   /* In case that STMT is a phi node, this field is set to the SSA name
222      defined by it in replace_phis_by_defined_names (in order to avoid
223      pointing to phi node that got reallocated in the meantime).  */
224   tree name_defined_by_phi;
225
226   /* Distance of the reference from the root of the chain (in number of
227      iterations of the loop).  */
228   unsigned distance;
229
230   /* Number of iterations offset from the first reference in the component.  */
231   double_int offset;
232
233   /* Number of the reference in a component, in dominance ordering.  */
234   unsigned pos;
235
236   /* True if the memory reference is always accessed when the loop is
237      entered.  */
238   unsigned always_accessed : 1;
239 } *dref;
240
241 DEF_VEC_P (dref);
242 DEF_VEC_ALLOC_P (dref, heap);
243
244 /* Type of the chain of the references.  */
245
246 enum chain_type
247 {
248   /* The addresses of the references in the chain are constant.  */
249   CT_INVARIANT,
250
251   /* There are only loads in the chain.  */
252   CT_LOAD,
253
254   /* Root of the chain is store, the rest are loads.  */
255   CT_STORE_LOAD,
256
257   /* A combination of two chains.  */
258   CT_COMBINATION
259 };
260
261 /* Chains of data references.  */
262
263 typedef struct chain
264 {
265   /* Type of the chain.  */
266   enum chain_type type;
267
268   /* For combination chains, the operator and the two chains that are
269      combined, and the type of the result.  */
270   enum tree_code op;
271   tree rslt_type;
272   struct chain *ch1, *ch2;
273
274   /* The references in the chain.  */
275   VEC(dref,heap) *refs;
276
277   /* The maximum distance of the reference in the chain from the root.  */
278   unsigned length;
279
280   /* The variables used to copy the value throughout iterations.  */
281   VEC(tree,heap) *vars;
282
283   /* Initializers for the variables.  */
284   VEC(tree,heap) *inits;
285
286   /* True if there is a use of a variable with the maximal distance
287      that comes after the root in the loop.  */
288   unsigned has_max_use_after : 1;
289
290   /* True if all the memory references in the chain are always accessed.  */
291   unsigned all_always_accessed : 1;
292
293   /* True if this chain was combined together with some other chain.  */
294   unsigned combined : 1;
295 } *chain_p;
296
297 DEF_VEC_P (chain_p);
298 DEF_VEC_ALLOC_P (chain_p, heap);
299
300 /* Describes the knowledge about the step of the memory references in
301    the component.  */
302
303 enum ref_step_type
304 {
305   /* The step is zero.  */
306   RS_INVARIANT,
307
308   /* The step is nonzero.  */
309   RS_NONZERO,
310
311   /* The step may or may not be nonzero.  */
312   RS_ANY
313 };
314
315 /* Components of the data dependence graph.  */
316
317 struct component
318 {
319   /* The references in the component.  */
320   VEC(dref,heap) *refs;
321
322   /* What we know about the step of the references in the component.  */
323   enum ref_step_type comp_step;
324
325   /* Next component in the list.  */
326   struct component *next;
327 };
328
329 /* Bitmap of ssa names defined by looparound phi nodes covered by chains.  */
330
331 static bitmap looparound_phis;
332
333 /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
334
335 static struct pointer_map_t *name_expansions;
336
337 /* Dumps data reference REF to FILE.  */
338
339 extern void dump_dref (FILE *, dref);
340 void
341 dump_dref (FILE *file, dref ref)
342 {
343   if (ref->ref)
344     {
345       fprintf (file, "    ");
346       print_generic_expr (file, DR_REF (ref->ref), TDF_SLIM);
347       fprintf (file, " (id %u%s)\n", ref->pos,
348                DR_IS_READ (ref->ref) ? "" : ", write");
349
350       fprintf (file, "      offset ");
351       dump_double_int (file, ref->offset, false);
352       fprintf (file, "\n");
353
354       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
355     }
356   else
357     {
358       if (gimple_code (ref->stmt) == GIMPLE_PHI)
359         fprintf (file, "    looparound ref\n");
360       else
361         fprintf (file, "    combination ref\n");
362       fprintf (file, "      in statement ");
363       print_gimple_stmt (file, ref->stmt, 0, TDF_SLIM);
364       fprintf (file, "\n");
365       fprintf (file, "      distance %u\n", ref->distance);
366     }
367
368 }
369
370 /* Dumps CHAIN to FILE.  */
371
372 extern void dump_chain (FILE *, chain_p);
373 void
374 dump_chain (FILE *file, chain_p chain)
375 {
376   dref a;
377   const char *chain_type;
378   unsigned i;
379   tree var;
380
381   switch (chain->type)
382     {
383     case CT_INVARIANT:
384       chain_type = "Load motion";
385       break;
386
387     case CT_LOAD:
388       chain_type = "Loads-only";
389       break;
390
391     case CT_STORE_LOAD:
392       chain_type = "Store-loads";
393       break;
394
395     case CT_COMBINATION:
396       chain_type = "Combination";
397       break;
398
399     default:
400       gcc_unreachable ();
401     }
402
403   fprintf (file, "%s chain %p%s\n", chain_type, (void *) chain,
404            chain->combined ? " (combined)" : "");
405   if (chain->type != CT_INVARIANT)
406     fprintf (file, "  max distance %u%s\n", chain->length,
407              chain->has_max_use_after ? "" : ", may reuse first");
408
409   if (chain->type == CT_COMBINATION)
410     {
411       fprintf (file, "  equal to %p %s %p in type ",
412                (void *) chain->ch1, op_symbol_code (chain->op),
413                (void *) chain->ch2);
414       print_generic_expr (file, chain->rslt_type, TDF_SLIM);
415       fprintf (file, "\n");
416     }
417
418   if (chain->vars)
419     {
420       fprintf (file, "  vars");
421       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
422         {
423           fprintf (file, " ");
424           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
425         }
426       fprintf (file, "\n");
427     }
428
429   if (chain->inits)
430     {
431       fprintf (file, "  inits");
432       for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->inits, i, var); i++)
433         {
434           fprintf (file, " ");
435           print_generic_expr (file, var, TDF_SLIM);
436         }
437       fprintf (file, "\n");
438     }
439
440   fprintf (file, "  references:\n");
441   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
442     dump_dref (file, a);
443
444   fprintf (file, "\n");
445 }
446
447 /* Dumps CHAINS to FILE.  */
448
449 extern void dump_chains (FILE *, VEC (chain_p, heap) *);
450 void
451 dump_chains (FILE *file, VEC (chain_p, heap) *chains)
452 {
453   chain_p chain;
454   unsigned i;
455
456   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
457     dump_chain (file, chain);
458 }
459
460 /* Dumps COMP to FILE.  */
461
462 extern void dump_component (FILE *, struct component *);
463 void
464 dump_component (FILE *file, struct component *comp)
465 {
466   dref a;
467   unsigned i;
468
469   fprintf (file, "Component%s:\n",
470            comp->comp_step == RS_INVARIANT ? " (invariant)" : "");
471   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
472     dump_dref (file, a);
473   fprintf (file, "\n");
474 }
475
476 /* Dumps COMPS to FILE.  */
477
478 extern void dump_components (FILE *, struct component *);
479 void
480 dump_components (FILE *file, struct component *comps)
481 {
482   struct component *comp;
483
484   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
485     dump_component (file, comp);
486 }
487
488 /* Frees a chain CHAIN.  */
489
490 static void
491 release_chain (chain_p chain)
492 {
493   dref ref;
494   unsigned i;
495
496   if (chain == NULL)
497     return;
498
499   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
500     free (ref);
501
502   VEC_free (dref, heap, chain->refs);
503   VEC_free (tree, heap, chain->vars);
504   VEC_free (tree, heap, chain->inits);
505
506   free (chain);
507 }
508
509 /* Frees CHAINS.  */
510
511 static void
512 release_chains (VEC (chain_p, heap) *chains)
513 {
514   unsigned i;
515   chain_p chain;
516
517   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
518     release_chain (chain);
519   VEC_free (chain_p, heap, chains);
520 }
521
522 /* Frees a component COMP.  */
523
524 static void
525 release_component (struct component *comp)
526 {
527   VEC_free (dref, heap, comp->refs);
528   free (comp);
529 }
530
531 /* Frees list of components COMPS.  */
532
533 static void
534 release_components (struct component *comps)
535 {
536   struct component *act, *next;
537
538   for (act = comps; act; act = next)
539     {
540       next = act->next;
541       release_component (act);
542     }
543 }
544
545 /* Finds a root of tree given by FATHERS containing A, and performs path
546    shortening.  */
547
548 static unsigned
549 component_of (unsigned fathers[], unsigned a)
550 {
551   unsigned root, n;
552
553   for (root = a; root != fathers[root]; root = fathers[root])
554     continue;
555
556   for (; a != root; a = n)
557     {
558       n = fathers[a];
559       fathers[a] = root;
560     }
561
562   return root;
563 }
564
565 /* Join operation for DFU.  FATHERS gives the tree, SIZES are sizes of the
566    components, A and B are components to merge.  */
567
568 static void
569 merge_comps (unsigned fathers[], unsigned sizes[], unsigned a, unsigned b)
570 {
571   unsigned ca = component_of (fathers, a);
572   unsigned cb = component_of (fathers, b);
573
574   if (ca == cb)
575     return;
576
577   if (sizes[ca] < sizes[cb])
578     {
579       sizes[cb] += sizes[ca];
580       fathers[ca] = cb;
581     }
582   else
583     {
584       sizes[ca] += sizes[cb];
585       fathers[cb] = ca;
586     }
587 }
588
589 /* Returns true if A is a reference that is suitable for predictive commoning
590    in the innermost loop that contains it.  REF_STEP is set according to the
591    step of the reference A.  */
592
593 static bool
594 suitable_reference_p (struct data_reference *a, enum ref_step_type *ref_step)
595 {
596   tree ref = DR_REF (a), step = DR_STEP (a);
597
598   if (!step
599       || !is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref))
600       || tree_could_throw_p (ref))
601     return false;
602
603   if (integer_zerop (step))
604     *ref_step = RS_INVARIANT;
605   else if (integer_nonzerop (step))
606     *ref_step = RS_NONZERO;
607   else
608     *ref_step = RS_ANY;
609
610   return true;
611 }
612
613 /* Stores DR_OFFSET (DR) + DR_INIT (DR) to OFFSET.  */
614
615 static void
616 aff_combination_dr_offset (struct data_reference *dr, aff_tree *offset)
617 {
618   aff_tree delta;
619
620   tree_to_aff_combination_expand (DR_OFFSET (dr), sizetype, offset,
621                                   &name_expansions);
622   aff_combination_const (&delta, sizetype, tree_to_double_int (DR_INIT (dr)));
623   aff_combination_add (offset, &delta);
624 }
625
626 /* Determines number of iterations of the innermost enclosing loop before B
627    refers to exactly the same location as A and stores it to OFF.  If A and
628    B do not have the same step, they never meet, or anything else fails,
629    returns false, otherwise returns true.  Both A and B are assumed to
630    satisfy suitable_reference_p.  */
631
632 static bool
633 determine_offset (struct data_reference *a, struct data_reference *b,
634                   double_int *off)
635 {
636   aff_tree diff, baseb, step;
637   tree typea, typeb;
638
639   /* Check that both the references access the location in the same type.  */
640   typea = TREE_TYPE (DR_REF (a));
641   typeb = TREE_TYPE (DR_REF (b));
642   if (!useless_type_conversion_p (typeb, typea))
643     return false;
644
645   /* Check whether the base address and the step of both references is the
646      same.  */
647   if (!operand_equal_p (DR_STEP (a), DR_STEP (b), 0)
648       || !operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (a), DR_BASE_ADDRESS (b), 0))
649     return false;
650
651   if (integer_zerop (DR_STEP (a)))
652     {
653       /* If the references have loop invariant address, check that they access
654          exactly the same location.  */
655       *off = double_int_zero;
656       return (operand_equal_p (DR_OFFSET (a), DR_OFFSET (b), 0)
657               && operand_equal_p (DR_INIT (a), DR_INIT (b), 0));
658     }
659
660   /* Compare the offsets of the addresses, and check whether the difference
661      is a multiple of step.  */
662   aff_combination_dr_offset (a, &diff);
663   aff_combination_dr_offset (b, &baseb);
664   aff_combination_scale (&baseb, double_int_minus_one);
665   aff_combination_add (&diff, &baseb);
666
667   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (a), sizetype,
668                                   &step, &name_expansions);
669   return aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, off);
670 }
671
672 /* Returns the last basic block in LOOP for that we are sure that
673    it is executed whenever the loop is entered.  */
674
675 static basic_block
676 last_always_executed_block (struct loop *loop)
677 {
678   unsigned i;
679   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
680   edge ex;
681   basic_block last = loop->latch;
682
683   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
684     last = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, last, ex->src);
685   VEC_free (edge, heap, exits);
686
687   return last;
688 }
689
690 /* Splits dependence graph on DATAREFS described by DEPENDS to components.  */
691
692 static struct component *
693 split_data_refs_to_components (struct loop *loop,
694                                VEC (data_reference_p, heap) *datarefs,
695                                VEC (ddr_p, heap) *depends)
696 {
697   unsigned i, n = VEC_length (data_reference_p, datarefs);
698   unsigned ca, ia, ib, bad;
699   unsigned *comp_father = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
700   unsigned *comp_size = XNEWVEC (unsigned, n + 1);
701   struct component **comps;
702   struct data_reference *dr, *dra, *drb;
703   struct data_dependence_relation *ddr;
704   struct component *comp_list = NULL, *comp;
705   dref dataref;
706   basic_block last_always_executed = last_always_executed_block (loop);
707  
708   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
709     {
710       if (!DR_REF (dr))
711         {
712           /* A fake reference for call or asm_expr that may clobber memory;
713              just fail.  */
714           goto end;
715         }
716       dr->aux = (void *) (size_t) i;
717       comp_father[i] = i;
718       comp_size[i] = 1;
719     }
720
721   /* A component reserved for the "bad" data references.  */
722   comp_father[n] = n;
723   comp_size[n] = 1;
724
725   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
726     {
727       enum ref_step_type dummy;
728
729       if (!suitable_reference_p (dr, &dummy))
730         {
731           ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
732           merge_comps (comp_father, comp_size, n, ia);
733         }
734     }
735
736   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, depends, i, ddr); i++)
737     {
738       double_int dummy_off;
739
740       if (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == chrec_known)
741         continue;
742
743       dra = DDR_A (ddr);
744       drb = DDR_B (ddr);
745       ia = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) dra->aux);
746       ib = component_of (comp_father, (unsigned) (size_t) drb->aux);
747       if (ia == ib)
748         continue;
749
750       bad = component_of (comp_father, n);
751
752       /* If both A and B are reads, we may ignore unsuitable dependences.  */
753       if (DR_IS_READ (dra) && DR_IS_READ (drb)
754           && (ia == bad || ib == bad
755               || !determine_offset (dra, drb, &dummy_off)))
756         continue;
757           
758       merge_comps (comp_father, comp_size, ia, ib);
759     }
760
761   comps = XCNEWVEC (struct component *, n);
762   bad = component_of (comp_father, n);
763   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
764     {
765       ia = (unsigned) (size_t) dr->aux;
766       ca = component_of (comp_father, ia);
767       if (ca == bad)
768         continue;
769
770       comp = comps[ca];
771       if (!comp)
772         {
773           comp = XCNEW (struct component);
774           comp->refs = VEC_alloc (dref, heap, comp_size[ca]);
775           comps[ca] = comp;
776         }
777
778       dataref = XCNEW (struct dref_d);
779       dataref->ref = dr;
780       dataref->stmt = DR_STMT (dr);
781       dataref->offset = double_int_zero;
782       dataref->distance = 0;
783
784       dataref->always_accessed
785               = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, last_always_executed,
786                                 gimple_bb (dataref->stmt));
787       dataref->pos = VEC_length (dref, comp->refs);
788       VEC_quick_push (dref, comp->refs, dataref);
789     }
790
791   for (i = 0; i < n; i++)
792     {
793       comp = comps[i];
794       if (comp)
795         {
796           comp->next = comp_list;
797           comp_list = comp;
798         }
799     }
800   free (comps);
801
802 end:
803   free (comp_father);
804   free (comp_size);
805   return comp_list;
806 }
807
808 /* Returns true if the component COMP satisfies the conditions
809    described in 2) at the beginning of this file.  LOOP is the current
810    loop.  */
811       
812 static bool
813 suitable_component_p (struct loop *loop, struct component *comp)
814 {
815   unsigned i;
816   dref a, first;
817   basic_block ba, bp = loop->header;
818   bool ok, has_write = false;
819
820   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
821     {
822       ba = gimple_bb (a->stmt);
823
824       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ba))
825         return false;
826
827       gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, ba, bp));
828       bp = ba;
829
830       if (!DR_IS_READ (a->ref))
831         has_write = true;
832     }
833
834   first = VEC_index (dref, comp->refs, 0);
835   ok = suitable_reference_p (first->ref, &comp->comp_step);
836   gcc_assert (ok);
837   first->offset = double_int_zero;
838
839   for (i = 1; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
840     {
841       if (!determine_offset (first->ref, a->ref, &a->offset))
842         return false;
843
844 #ifdef ENABLE_CHECKING
845       {
846         enum ref_step_type a_step;
847         ok = suitable_reference_p (a->ref, &a_step);
848         gcc_assert (ok && a_step == comp->comp_step);
849       }
850 #endif
851     }
852
853   /* If there is a write inside the component, we must know whether the
854      step is nonzero or not -- we would not otherwise be able to recognize
855      whether the value accessed by reads comes from the OFFSET-th iteration
856      or the previous one.  */
857   if (has_write && comp->comp_step == RS_ANY)
858     return false;
859
860   return true;
861 }
862       
863 /* Check the conditions on references inside each of components COMPS,
864    and remove the unsuitable components from the list.  The new list
865    of components is returned.  The conditions are described in 2) at
866    the beginning of this file.  LOOP is the current loop.  */
867
868 static struct component *
869 filter_suitable_components (struct loop *loop, struct component *comps)
870 {
871   struct component **comp, *act;
872
873   for (comp = &comps; *comp; )
874     {
875       act = *comp;
876       if (suitable_component_p (loop, act))
877         comp = &act->next;
878       else
879         {
880           dref ref;
881           unsigned i;
882
883           *comp = act->next;
884           for (i = 0; VEC_iterate (dref, act->refs, i, ref); i++)
885             free (ref);
886           release_component (act);
887         }
888     }
889
890   return comps;
891 }
892
893 /* Compares two drefs A and B by their offset and position.  Callback for
894    qsort.  */
895
896 static int
897 order_drefs (const void *a, const void *b)
898 {
899   const dref *const da = (const dref *) a;
900   const dref *const db = (const dref *) b;
901   int offcmp = double_int_scmp ((*da)->offset, (*db)->offset);
902
903   if (offcmp != 0)
904     return offcmp;
905
906   return (*da)->pos - (*db)->pos;
907 }
908
909 /* Returns root of the CHAIN.  */
910
911 static inline dref
912 get_chain_root (chain_p chain)
913 {
914   return VEC_index (dref, chain->refs, 0);
915 }
916
917 /* Adds REF to the chain CHAIN.  */
918
919 static void
920 add_ref_to_chain (chain_p chain, dref ref)
921 {
922   dref root = get_chain_root (chain);
923   double_int dist;
924
925   gcc_assert (double_int_scmp (root->offset, ref->offset) <= 0);
926   dist = double_int_add (ref->offset, double_int_neg (root->offset));
927   if (double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE), dist) <= 0)
928     {
929       free (ref);
930       return;
931     }
932   gcc_assert (double_int_fits_in_uhwi_p (dist));
933
934   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
935
936   ref->distance = double_int_to_uhwi (dist);
937
938   if (ref->distance >= chain->length)
939     {
940       chain->length = ref->distance;
941       chain->has_max_use_after = false;
942     }
943
944   if (ref->distance == chain->length
945       && ref->pos > root->pos)
946     chain->has_max_use_after = true;
947
948   chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
949 }
950
951 /* Returns the chain for invariant component COMP.  */
952
953 static chain_p
954 make_invariant_chain (struct component *comp)
955 {
956   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
957   unsigned i;
958   dref ref;
959
960   chain->type = CT_INVARIANT;
961
962   chain->all_always_accessed = true;
963
964   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, ref); i++)
965     {
966       VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
967       chain->all_always_accessed &= ref->always_accessed;
968     }
969
970   return chain;
971 }
972
973 /* Make a new chain rooted at REF.  */
974
975 static chain_p
976 make_rooted_chain (dref ref)
977 {
978   chain_p chain = XCNEW (struct chain);
979
980   chain->type = DR_IS_READ (ref->ref) ? CT_LOAD : CT_STORE_LOAD;
981
982   VEC_safe_push (dref, heap, chain->refs, ref);
983   chain->all_always_accessed = ref->always_accessed;
984
985   ref->distance = 0;
986
987   return chain;
988 }
989
990 /* Returns true if CHAIN is not trivial.  */
991
992 static bool
993 nontrivial_chain_p (chain_p chain)
994 {
995   return chain != NULL && VEC_length (dref, chain->refs) > 1;
996 }
997
998 /* Returns the ssa name that contains the value of REF, or NULL_TREE if there
999    is no such name.  */
1000
1001 static tree
1002 name_for_ref (dref ref)
1003 {
1004   tree name;
1005
1006   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1007     {
1008       if (!ref->ref || DR_IS_READ (ref->ref))
1009         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1010       else
1011         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1012     }
1013   else
1014     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1015
1016   return (TREE_CODE (name) == SSA_NAME ? name : NULL_TREE);
1017 }
1018
1019 /* Returns true if REF is a valid initializer for ROOT with given DISTANCE (in
1020    iterations of the innermost enclosing loop).  */
1021
1022 static bool
1023 valid_initializer_p (struct data_reference *ref,
1024                      unsigned distance, struct data_reference *root)
1025 {
1026   aff_tree diff, base, step;
1027   double_int off;
1028
1029   /* Both REF and ROOT must be accessing the same object.  */
1030   if (!operand_equal_p (DR_BASE_ADDRESS (ref), DR_BASE_ADDRESS (root), 0))
1031     return false;
1032
1033   /* The initializer is defined outside of loop, hence its address must be
1034      invariant inside the loop.  */
1035   gcc_assert (integer_zerop (DR_STEP (ref)));
1036
1037   /* If the address of the reference is invariant, initializer must access
1038      exactly the same location.  */
1039   if (integer_zerop (DR_STEP (root)))
1040     return (operand_equal_p (DR_OFFSET (ref), DR_OFFSET (root), 0)
1041             && operand_equal_p (DR_INIT (ref), DR_INIT (root), 0));
1042
1043   /* Verify that this index of REF is equal to the root's index at
1044      -DISTANCE-th iteration.  */
1045   aff_combination_dr_offset (root, &diff);
1046   aff_combination_dr_offset (ref, &base);
1047   aff_combination_scale (&base, double_int_minus_one);
1048   aff_combination_add (&diff, &base);
1049
1050   tree_to_aff_combination_expand (DR_STEP (root), sizetype, &step,
1051                                   &name_expansions);
1052   if (!aff_combination_constant_multiple_p (&diff, &step, &off))
1053     return false;
1054
1055   if (!double_int_equal_p (off, uhwi_to_double_int (distance)))
1056     return false;
1057
1058   return true;
1059 }
1060
1061 /* Finds looparound phi node of LOOP that copies the value of REF, and if its
1062    initial value is correct (equal to initial value of REF shifted by one
1063    iteration), returns the phi node.  Otherwise, NULL_TREE is returned.  ROOT
1064    is the root of the current chain.  */
1065
1066 static gimple
1067 find_looparound_phi (struct loop *loop, dref ref, dref root)
1068 {
1069   tree name, init, init_ref;
1070   gimple phi = NULL, init_stmt;
1071   edge latch = loop_latch_edge (loop);
1072   struct data_reference init_dr;
1073   gimple_stmt_iterator psi;
1074
1075   if (is_gimple_assign (ref->stmt))
1076     {
1077       if (DR_IS_READ (ref->ref))
1078         name = gimple_assign_lhs (ref->stmt);
1079       else
1080         name = gimple_assign_rhs1 (ref->stmt);
1081     }
1082   else
1083     name = PHI_RESULT (ref->stmt);
1084   if (!name)
1085     return NULL;
1086
1087   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1088     {
1089       phi = gsi_stmt (psi);
1090       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch) == name)
1091         break;
1092     }
1093
1094   if (gsi_end_p (psi))
1095     return NULL;
1096
1097   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1098   if (TREE_CODE (init) != SSA_NAME)
1099     return NULL;
1100   init_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (init);
1101   if (gimple_code (init_stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1102     return NULL;
1103   gcc_assert (gimple_assign_lhs (init_stmt) == init);
1104
1105   init_ref = gimple_assign_rhs1 (init_stmt);
1106   if (!REFERENCE_CLASS_P (init_ref)
1107       && !DECL_P (init_ref))
1108     return NULL;
1109
1110   /* Analyze the behavior of INIT_REF with respect to LOOP (innermost
1111      loop enclosing PHI).  */
1112   memset (&init_dr, 0, sizeof (struct data_reference));
1113   DR_REF (&init_dr) = init_ref;
1114   DR_STMT (&init_dr) = phi;
1115   if (!dr_analyze_innermost (&init_dr))
1116     return NULL;
1117
1118   if (!valid_initializer_p (&init_dr, ref->distance + 1, root->ref))
1119     return NULL;
1120
1121   return phi;
1122 }
1123
1124 /* Adds a reference for the looparound copy of REF in PHI to CHAIN.  */
1125
1126 static void
1127 insert_looparound_copy (chain_p chain, dref ref, gimple phi)
1128 {
1129   dref nw = XCNEW (struct dref_d), aref;
1130   unsigned i;
1131
1132   nw->stmt = phi;
1133   nw->distance = ref->distance + 1;
1134   nw->always_accessed = 1;
1135
1136   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, aref); i++)
1137     if (aref->distance >= nw->distance)
1138       break;
1139   VEC_safe_insert (dref, heap, chain->refs, i, nw);
1140
1141   if (nw->distance > chain->length)
1142     {
1143       chain->length = nw->distance;
1144       chain->has_max_use_after = false;
1145     }
1146 }
1147
1148 /* For references in CHAIN that are copied around the LOOP (created previously
1149    by PRE, or by user), add the results of such copies to the chain.  This
1150    enables us to remove the copies by unrolling, and may need less registers
1151    (also, it may allow us to combine chains together).  */
1152
1153 static void
1154 add_looparound_copies (struct loop *loop, chain_p chain)
1155 {
1156   unsigned i;
1157   dref ref, root = get_chain_root (chain);
1158   gimple phi;
1159
1160   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, ref); i++)
1161     {
1162       phi = find_looparound_phi (loop, ref, root);
1163       if (!phi)
1164         continue;
1165
1166       bitmap_set_bit (looparound_phis, SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (phi)));
1167       insert_looparound_copy (chain, ref, phi);
1168     }
1169 }
1170
1171 /* Find roots of the values and determine distances in the component COMP.
1172    The references are redistributed into CHAINS.  LOOP is the current
1173    loop.  */
1174
1175 static void
1176 determine_roots_comp (struct loop *loop,
1177                       struct component *comp,
1178                       VEC (chain_p, heap) **chains)
1179 {
1180   unsigned i;
1181   dref a;
1182   chain_p chain = NULL;
1183
1184   /* Invariants are handled specially.  */
1185   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1186     {
1187       chain = make_invariant_chain (comp);
1188       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1189       return;
1190     }
1191
1192   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1193          sizeof (dref), order_drefs);
1194
1195   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1196     {
1197       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref))
1198         {
1199           if (nontrivial_chain_p (chain))
1200             VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1201           else
1202             release_chain (chain);
1203           chain = make_rooted_chain (a);
1204           continue;
1205         }
1206
1207       add_ref_to_chain (chain, a);
1208     }
1209
1210   if (nontrivial_chain_p (chain))
1211     {
1212       add_looparound_copies (loop, chain);
1213       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1214     }
1215   else
1216     release_chain (chain);
1217 }
1218
1219 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1220    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1221
1222 static void
1223 determine_roots (struct loop *loop,
1224                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1225 {
1226   struct component *comp;
1227
1228   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1229     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1230 }
1231
1232 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1233    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1234    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1235    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1236
1237 static void
1238 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1239 {
1240   tree val;
1241   gimple new_stmt;
1242   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1243
1244   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1245     {
1246       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1247
1248       val = PHI_RESULT (stmt);
1249       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1250       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1251       remove_phi_node (&psi, false);
1252
1253       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1254       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1255       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1256       return;
1257     }
1258       
1259   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1260      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1261   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1262
1263   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1264
1265   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1266   if (!set)
1267     {
1268       gcc_assert (!in_lhs);
1269       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1270       stmt = gsi_stmt (bsi);
1271       update_stmt (stmt);
1272       return;
1273     }
1274
1275   if (in_lhs)
1276     {
1277       /* We have statement
1278          
1279          OLD = VAL
1280
1281          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1282          this to
1283
1284          OLD = VAL
1285          NEW = VAL
1286
1287          Otherwise, we are replacing a combination chain, 
1288          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1289          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1290
1291          OLD = VAL
1292          NEW = OLD
1293
1294          */
1295
1296       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1297       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1298         {
1299           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1300           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1301         }
1302     }
1303   else
1304     {
1305       /* VAL = OLD
1306
1307          is transformed to
1308
1309          VAL = OLD
1310          NEW = VAL  */
1311
1312       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1313     }
1314
1315   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1316   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1317 }
1318
1319 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1320    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1321    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1322    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1323    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1324
1325 static tree
1326 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1327 {
1328   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1329   affine_iv iv;
1330   bool ok;
1331
1332   if (handled_component_p (ref))
1333     {
1334       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1335       if (!op0)
1336         return NULL_TREE;
1337     }
1338   else if (!INDIRECT_REF_P (ref))
1339     return unshare_expr (ref);
1340
1341   if (TREE_CODE (ref) == INDIRECT_REF)
1342     {
1343       ret = build1 (INDIRECT_REF, TREE_TYPE (ref), NULL_TREE);
1344       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1345       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1346     }
1347   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1348     {
1349       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1350       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1351           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1352         return NULL_TREE;
1353
1354       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1355                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1356                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1357     }
1358   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1359     {
1360       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1361       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1362           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1363         return NULL_TREE;
1364       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1365           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1366         return NULL_TREE;
1367
1368       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1369                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1370                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1371       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1372       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1373     }
1374   else
1375     return NULL_TREE;
1376
1377   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1378   if (!ok)
1379     return NULL_TREE;
1380   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1381   if (integer_zerop (iv.step))
1382     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1383   else
1384     {
1385       type = TREE_TYPE (iv.base);
1386       if (POINTER_TYPE_P (type))
1387         {
1388           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1389                              size_int (iter));
1390           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1391         }
1392       else
1393         {
1394           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1395                              build_int_cst_type (type, iter));
1396           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1397         }
1398       *idx_p = unshare_expr (val);
1399     }
1400
1401   return ret;
1402 }
1403
1404 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1405    of CHAIN.  */
1406
1407 static tree
1408 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1409 {
1410   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1411     {
1412       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1413       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1414
1415       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1416     }
1417   else
1418     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1419 }
1420
1421 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1422
1423 void
1424 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1425 {
1426   tree var;
1427
1428   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1429     {
1430       var = PHI_RESULT (stmt);
1431       if (is_gimple_reg (var))
1432         return;
1433
1434       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1435         var = SSA_NAME_VAR (var);
1436       mark_sym_for_renaming (var);
1437       return;
1438     }
1439
1440   update_stmt (stmt);
1441   if (gimple_vuse (stmt))
1442     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1443 }
1444
1445 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1446    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1447
1448 static tree
1449 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1450 {
1451   tree type = TREE_TYPE (ref);
1452   tree var = create_tmp_var (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1453
1454   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1455      commoning.  */
1456   if (TREE_CODE (type) == COMPLEX_TYPE
1457       || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1458     DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
1459
1460   add_referenced_var (var);
1461   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1462   return var;
1463 }
1464
1465 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1466    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1467    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1468
1469 static void
1470 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1471 {
1472   unsigned i;
1473   unsigned n = chain->length;
1474   dref root = get_chain_root (chain);
1475   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1476   tree ref, init, var, next;
1477   gimple phi;
1478   gimple_seq stmts;
1479   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1480
1481   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1482      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1483   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1484
1485   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1486
1487   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1488     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1489   else
1490     ref = DR_REF (root->ref);
1491
1492   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1493     {
1494       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1495       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1496     }
1497   if (reuse_first)
1498     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1499   
1500   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1501     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1502
1503   for (i = 0; i < n; i++)
1504     {
1505       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1506       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1507       init = get_init_expr (chain, i);
1508
1509       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1510       if (stmts)
1511         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1512
1513       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1514       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1515       add_phi_arg (phi, init, entry);
1516       add_phi_arg (phi, next, latch);
1517     }
1518 }
1519
1520 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1521    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1522    in TMP_VARS.  */
1523
1524 static void
1525 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1526 {
1527   dref root = get_chain_root (chain);
1528   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1529                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1530
1531   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1532   replace_ref_with (root->stmt,
1533                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1534                     true, in_lhs);
1535 }
1536
1537 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1538    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1539    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1540    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1541    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1542    initializer.  */
1543
1544 static void
1545 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1546                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1547                          bitmap tmp_vars)
1548 {
1549   unsigned i;
1550   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1551   gimple_seq stmts;
1552   gimple phi;
1553   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1554
1555   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1556      trap.  */
1557   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1558
1559   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1560   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1561   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1562   if (written)
1563     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1564   
1565   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1566     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1567
1568   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1569       
1570   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1571   if (stmts)
1572     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1573
1574   if (written)
1575     {
1576       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1577       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1578       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1579       add_phi_arg (phi, init, entry);
1580       add_phi_arg (phi, next, latch);
1581     }
1582   else
1583     {
1584       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1585       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1586       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1587     }
1588 }
1589
1590
1591 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1592    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1593
1594 static void
1595 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1596 {
1597   VEC (tree, heap) *vars;
1598   dref a;
1599   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1600   tree var;
1601
1602   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1603   gcc_assert (!chain->combined);
1604   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1605     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1606       n_writes++;
1607   
1608   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1609   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1610     return;
1611
1612   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1613                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1614
1615   ridx = 0;
1616   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1617     {
1618       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1619       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1620
1621       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1622         {
1623           n_writes--;
1624           if (n_writes)
1625             {
1626               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1627               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1628               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1629             }
1630           else
1631             ridx = 1;
1632         }
1633           
1634       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1635                         !is_read, !is_read);
1636     }
1637
1638   VEC_free (tree, heap, vars);
1639 }
1640
1641 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1642    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1643    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1644
1645 static gimple
1646 single_nonlooparound_use (tree name)
1647 {
1648   use_operand_p use;
1649   imm_use_iterator it;
1650   gimple stmt, ret = NULL;
1651
1652   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1653     {
1654       stmt = USE_STMT (use);
1655
1656       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1657         {
1658           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1659              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1660           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1661                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1662             continue;
1663
1664           return NULL;
1665         }
1666       else if (ret != NULL)
1667         return NULL;
1668       else
1669         ret = stmt;
1670     }
1671
1672   return ret;
1673 }
1674
1675 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1676    used.  */
1677
1678 static void
1679 remove_stmt (gimple stmt)
1680 {
1681   tree name;
1682   gimple next;
1683   gimple_stmt_iterator psi;
1684
1685   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1686     {
1687       name = PHI_RESULT (stmt);
1688       next = single_nonlooparound_use (name);
1689       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1690       remove_phi_node (&psi, true);
1691
1692       if (!next
1693           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1694           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1695         return;
1696
1697       stmt = next;
1698     }
1699
1700   while (1)
1701     {
1702       gimple_stmt_iterator bsi;
1703     
1704       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1705
1706       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1707       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1708
1709       next = single_nonlooparound_use (name);
1710
1711       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1712       gsi_remove (&bsi, true);
1713       release_defs (stmt);
1714
1715       if (!next
1716           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1717           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1718         return;
1719
1720       stmt = next;
1721     }
1722 }
1723
1724 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1725    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1726
1727 static void
1728 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1729                              bitmap tmp_vars)
1730 {
1731   unsigned i;
1732   dref a, root;
1733   tree var;
1734
1735   if (chain->combined)
1736     {
1737       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1738          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1739       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1740         remove_stmt (a->stmt);
1741     }
1742   else
1743     {
1744       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1745          and replace the uses of the original references by these
1746          variables.  */
1747       root = get_chain_root (chain);
1748       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1749
1750       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1751       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1752         {
1753           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1754           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1755           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1756         }
1757     }
1758 }
1759
1760 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1761    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1762    optimized.  */
1763
1764 static unsigned
1765 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1766 {
1767   chain_p chain;
1768   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1769   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1770
1771   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1772     {
1773       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1774         continue;
1775
1776       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1777          temporary variables that we create for it.  */
1778       af = chain->length;
1779       if (chain->has_max_use_after)
1780         af++;
1781
1782       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1783       if (nfactor <= max)
1784         factor = nfactor;
1785     }
1786
1787   return factor;
1788 }
1789
1790 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1791    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1792
1793 static void
1794 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1795                         bitmap tmp_vars)
1796 {
1797   chain_p chain;
1798   unsigned i;
1799
1800   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1801     {
1802       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1803         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1804       else
1805         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1806     }
1807   
1808   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1809 }
1810
1811 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1812    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1813
1814 static void
1815 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1816 {
1817   chain_p chain;
1818   dref a;
1819   unsigned i, j;
1820
1821   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1822     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1823       {
1824         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1825           {
1826             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1827             a->stmt = NULL;
1828           }
1829       }
1830 }
1831
1832 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1833    NULL, use it to set the stmt field.  */
1834
1835 static void
1836 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1837 {
1838   chain_p chain;
1839   dref a;
1840   unsigned i, j;
1841
1842   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1843     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1844       if (a->stmt == NULL)
1845         {
1846           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1847           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1848           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1849         }
1850 }
1851
1852 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1853    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1854
1855 struct epcc_data
1856 {
1857   VEC (chain_p, heap) *chains;
1858   bitmap tmp_vars;
1859 };
1860
1861 static void
1862 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1863 {
1864   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1865
1866   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1867      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1868      tree_predictive_commoning_loop).  */
1869   replace_names_by_phis (dta->chains);
1870   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1871 }
1872
1873 /* Returns true if we can and should unroll LOOP FACTOR times.  Number
1874    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
1875
1876 static bool
1877 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
1878                       struct tree_niter_desc *niter)
1879 {
1880   edge exit;
1881
1882   if (factor == 1)
1883     return false;
1884
1885   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
1886      for that we are able to determine number of iterations.  We also
1887      want to split the extra iterations of the loop from its end,
1888      therefore we require that the loop has precisely one
1889      exit.  */
1890
1891   exit = single_dom_exit (loop);
1892   if (!exit)
1893     return false;
1894
1895   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false))
1896     return false;
1897
1898   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
1899   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
1900     return false;
1901
1902   /* The final loop should be small enough.  */
1903   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
1904       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
1905     return false;
1906
1907   return true;
1908 }
1909
1910 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1911    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1912    the header of the LOOP.  */
1913
1914 static void
1915 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1916 {
1917   gimple stmt, phi;
1918   imm_use_iterator iter;
1919   edge e;
1920
1921   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1922
1923   while (1)
1924     {
1925       phi = NULL;
1926       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1927         {
1928           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1929               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1930             {
1931               phi = stmt;
1932               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1933             }
1934         }
1935       if (!phi)
1936         return;
1937
1938       if (gimple_bb (phi) == loop->header)
1939         e = loop_latch_edge (loop);
1940       else
1941         e = single_pred_edge (gimple_bb (stmt));
1942
1943       name = PHI_RESULT (phi);
1944       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1945     }
1946 }
1947
1948 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1949    register copies arising from phi nodes by changing the base
1950    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1951    for those we want to perform this.  */
1952
1953 static void
1954 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1955 {
1956   edge e;
1957   gimple phi, stmt;
1958   tree name, use, var;
1959   gimple_stmt_iterator psi;
1960
1961   e = loop_latch_edge (loop);
1962   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1963     {
1964       phi = gsi_stmt (psi);
1965       name = PHI_RESULT (phi);
1966       var = SSA_NAME_VAR (name);
1967       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1968         continue;
1969       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1970       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1971
1972       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1973       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1974       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1975              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1976                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1977                 statement (in that case, some register copies will be present
1978                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1979                 created looparound phi nodes).  */
1980              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1981         {
1982           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1983           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1984           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1985         }
1986
1987       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1988     }
1989 }
1990
1991 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1992
1993 static bool
1994 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1995 {
1996   return (!chain->combined
1997           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1998 }
1999
2000 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
2001    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
2002    statement.  */
2003
2004 static gimple
2005 find_use_stmt (tree *name)
2006 {
2007   gimple stmt;
2008   tree rhs, lhs;
2009
2010   /* Skip over assignments.  */
2011   while (1)
2012     {
2013       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
2014       if (!stmt)
2015         return NULL;
2016
2017       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
2018         return NULL;
2019
2020       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2021       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
2022         return NULL;
2023
2024       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
2025         {
2026           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2027           if (rhs != *name)
2028             return NULL;
2029
2030           *name = lhs;
2031         }
2032       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
2033                == GIMPLE_BINARY_RHS)
2034         return stmt;
2035       else
2036         return NULL;
2037     }
2038 }
2039
2040 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2041
2042 static bool
2043 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2044 {
2045   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2046       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2047     return false;
2048
2049   return (commutative_tree_code (code)
2050           && associative_tree_code (code));
2051 }
2052
2053 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2054    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2055    is stored in DISTANCE.  */
2056
2057 static gimple
2058 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2059 {
2060   tree lhs;
2061   gimple next;
2062   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2063   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2064   unsigned dist = 0;
2065
2066   if (!may_reassociate_p (type, code))
2067     return NULL;
2068
2069   while (1)
2070     {
2071       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2072       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2073
2074       next = find_use_stmt (&lhs);
2075       if (!next
2076           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2077         break;
2078
2079       stmt = next;
2080       dist++;
2081     }
2082
2083   if (distance)
2084     *distance = dist;
2085   return stmt;
2086 }
2087
2088 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2089    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2090    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2091    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2092    NAME2.  */
2093
2094 static gimple
2095 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2096 {
2097   gimple stmt1, stmt2;
2098
2099   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2100   if (!stmt1)
2101     return NULL;
2102
2103   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2104   if (!stmt2)
2105     return NULL;
2106
2107   if (stmt1 == stmt2)
2108     return stmt1;
2109
2110   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2111   if (!stmt1)
2112     return NULL;
2113   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2114   if (!stmt2)
2115     return NULL;
2116
2117   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2118 }
2119
2120 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2121    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2122    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2123
2124 static bool
2125 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2126                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2127 {
2128   enum tree_code acode;
2129   bool aswap;
2130   tree atype;
2131   tree name1, name2;
2132   gimple stmt;
2133
2134   name1 = name_for_ref (r1);
2135   name2 = name_for_ref (r2);
2136   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2137
2138   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2139
2140   if (!stmt)
2141     return false;
2142
2143   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2144   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2145            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2146   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2147
2148   if (*code == ERROR_MARK)
2149     {
2150       *code = acode;
2151       *swap = aswap;
2152       *rslt_type = atype;
2153       return true;
2154     }
2155
2156   return (*code == acode
2157           && *swap == aswap
2158           && *rslt_type == atype);
2159 }
2160
2161 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2162    an assignment of the remaining operand.  */
2163
2164 static void
2165 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2166 {
2167   tree other_op;
2168   gimple_stmt_iterator si;
2169
2170   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2171
2172   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2173     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2174   else
2175     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2176
2177   si = gsi_for_stmt (stmt);
2178   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2179
2180   /* We should not have reallocated STMT.  */
2181   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2182
2183   update_stmt (stmt);
2184 }
2185
2186 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2187    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2188
2189 static gimple
2190 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2191 {
2192   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2193   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2194   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2195   unsigned dist1, dist2;
2196   enum tree_code code;
2197   tree type = TREE_TYPE (name1);
2198   gimple_stmt_iterator bsi;
2199
2200   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2201   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2202   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2203   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2204   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2205
2206   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2207               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2208
2209   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2210      are used.  */
2211   r1 = name1;
2212   s1 = stmt1;
2213   r2 = name2;
2214   s2 = stmt2;
2215
2216   while (dist1 > dist2)
2217     {
2218       s1 = find_use_stmt (&r1);
2219       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2220       dist1--;
2221     }
2222   while (dist2 > dist1)
2223     {
2224       s2 = find_use_stmt (&r2);
2225       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2226       dist2--;
2227     }
2228
2229   while (s1 != s2)
2230     {
2231       s1 = find_use_stmt (&r1);
2232       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2233       s2 = find_use_stmt (&r2);
2234       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2235     }
2236
2237   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2238      currently.  */
2239   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2240   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2241
2242   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2243      combine it with the rhs of S1.  */
2244   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2245   add_referenced_var (var);
2246   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2247   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2248
2249   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2250   add_referenced_var (var);
2251   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2252
2253   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2254      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2255      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2256   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2257                                            tmp_name,
2258                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2259                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2260
2261   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2262   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2263   s1 = gsi_stmt (bsi);
2264   update_stmt (s1);
2265
2266   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2267   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2268
2269   return new_stmt;
2270 }
2271
2272 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2273    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2274    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2275    the expression so that they are used in the same statement.  */
2276
2277 static gimple
2278 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2279 {
2280   gimple stmt1, stmt2;
2281   tree name1 = name_for_ref (r1);
2282   tree name2 = name_for_ref (r2);
2283
2284   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2285   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2286   if (stmt1 == stmt2)
2287     return stmt1;
2288
2289   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2290 }
2291
2292 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2293    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2294
2295 static chain_p
2296 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2297 {
2298   dref r1, r2, nw;
2299   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2300   bool swap = false;
2301   chain_p new_chain;
2302   unsigned i;
2303   gimple root_stmt;
2304   tree rslt_type = NULL_TREE;
2305
2306   if (ch1 == ch2)
2307     return false;
2308   if (ch1->length != ch2->length)
2309     return NULL;
2310
2311   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2312     return NULL;
2313
2314   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2315                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2316     {
2317       if (r1->distance != r2->distance)
2318         return NULL;
2319
2320       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2321         return NULL;
2322     }
2323
2324   if (swap)
2325     {
2326       chain_p tmp = ch1;
2327       ch1 = ch2;
2328       ch2 = tmp;
2329     }
2330
2331   new_chain = XCNEW (struct chain);
2332   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2333   new_chain->op = op;
2334   new_chain->ch1 = ch1;
2335   new_chain->ch2 = ch2;
2336   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2337   new_chain->length = ch1->length;
2338
2339   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2340                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2341     {
2342       nw = XCNEW (struct dref_d);
2343       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2344       nw->distance = r1->distance;
2345
2346       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2347     }
2348
2349   new_chain->has_max_use_after = false;
2350   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2351   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2352     {
2353       if (nw->distance == new_chain->length
2354           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2355         {
2356           new_chain->has_max_use_after = true;
2357           break;
2358         }
2359     }
2360
2361   ch1->combined = true;
2362   ch2->combined = true;
2363   return new_chain;
2364 }
2365
2366 /* Try to combine the CHAINS.  */
2367
2368 static void
2369 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2370 {
2371   unsigned i, j;
2372   chain_p ch1, ch2, cch;
2373   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2374
2375   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
2376     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2377       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2378
2379   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2380     {
2381       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2382       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2383         continue;
2384
2385       for (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
2386         {
2387           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2388             continue;
2389
2390           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2391           if (cch)
2392             {
2393               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2394               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2395               break;
2396             }
2397         }
2398     }
2399 }
2400
2401 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2402    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2403
2404 static bool
2405 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2406 {
2407   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2408   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2409   tree init;
2410   gimple_seq stmts;
2411   dref laref;
2412   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2413
2414   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2415      trap.  */
2416   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2417   for (i = 0; i < n; i++)
2418     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2419
2420   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2421      instead of creating our own.  */
2422   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
2423     {
2424       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2425         continue;
2426
2427       gcc_assert (laref->distance > 0);
2428       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2429                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2430     }
2431
2432   for (i = 0; i < n; i++)
2433     {
2434       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2435         continue;
2436
2437       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2438       if (!init)
2439         return false;
2440       
2441       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2442         return false;
2443
2444       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2445       if (stmts)
2446         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2447
2448       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2449     }
2450
2451   return true;
2452 }
2453
2454 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2455    be used because the initializers might trap.  */
2456
2457 static void
2458 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2459 {
2460   chain_p chain;
2461   unsigned i;
2462
2463   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2464     {
2465       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2466       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2467         i++;
2468       else
2469         {
2470           release_chain (chain);
2471           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2472         }
2473     }
2474 }
2475
2476 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2477    unrolled.  */
2478
2479 static bool
2480 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2481 {
2482   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2483   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2484   struct component *components;
2485   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2486   unsigned unroll_factor;
2487   struct tree_niter_desc desc;
2488   bool unroll = false;
2489   edge exit;
2490   bitmap tmp_vars;
2491
2492   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2493     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2494
2495   /* Find the data references and split them into components according to their
2496      dependence relations.  */
2497   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2498   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2499   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2500   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2501     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2502
2503   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2504   free_dependence_relations (dependences);
2505   if (!components)
2506     {
2507       free_data_refs (datarefs);
2508       return false;
2509     }
2510
2511   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2512     {
2513       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2514       dump_components (dump_file, components);
2515     }
2516
2517   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2518   components = filter_suitable_components (loop, components);
2519
2520   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2521   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2522   determine_roots (loop, components, &chains);
2523   release_components (components);
2524
2525   if (!chains)
2526     {
2527       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2528         fprintf (dump_file,
2529                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2530       goto end;
2531     }
2532   prepare_initializers (loop, chains);
2533
2534   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2535   try_combine_chains (&chains);
2536
2537   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2538     {
2539       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2540       dump_chains (dump_file, chains);
2541     }
2542
2543   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2544      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2545   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2546   scev_reset ();
2547   unroll = should_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc);
2548   exit = single_dom_exit (loop);
2549
2550   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2551      loop.  */
2552   if (unroll)
2553     {
2554       struct epcc_data dta;
2555
2556       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2557         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2558
2559       dta.chains = chains;
2560       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2561       
2562       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2563
2564       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2565          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2566          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2567          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2568          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2569          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2570       replace_phis_by_defined_names (chains);
2571
2572       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2573                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2574       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2575     }
2576   else
2577     {
2578       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2579         fprintf (dump_file,
2580                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2581       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2582     }
2583
2584 end: ;
2585   release_chains (chains);
2586   free_data_refs (datarefs);
2587   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2588   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2589
2590   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2591
2592   return unroll;
2593 }
2594
2595 /* Runs predictive commoning.  */
2596
2597 unsigned
2598 tree_predictive_commoning (void)
2599 {
2600   bool unrolled = false;
2601   struct loop *loop;
2602   loop_iterator li;
2603   unsigned ret = 0;
2604
2605   initialize_original_copy_tables ();
2606   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2607     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2608       {
2609         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2610       }
2611
2612   if (unrolled)
2613     {
2614       scev_reset ();
2615       ret = TODO_cleanup_cfg;
2616     }
2617   free_original_copy_tables ();
2618
2619   return ret;
2620 }