OSDN Git Service

PR target/42321
[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   double_int last_ofs = double_int_zero;
1184
1185   /* Invariants are handled specially.  */
1186   if (comp->comp_step == RS_INVARIANT)
1187     {
1188       chain = make_invariant_chain (comp);
1189       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1190       return;
1191     }
1192
1193   qsort (VEC_address (dref, comp->refs), VEC_length (dref, comp->refs),
1194          sizeof (dref), order_drefs);
1195
1196   for (i = 0; VEC_iterate (dref, comp->refs, i, a); i++)
1197     {
1198       if (!chain || !DR_IS_READ (a->ref)
1199           || double_int_ucmp (uhwi_to_double_int (MAX_DISTANCE),
1200                               double_int_add (a->offset,
1201                                               double_int_neg (last_ofs))) <= 0)
1202         {
1203           if (nontrivial_chain_p (chain))
1204             {
1205               add_looparound_copies (loop, chain);
1206               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1207             }
1208           else
1209             release_chain (chain);
1210           chain = make_rooted_chain (a);
1211           last_ofs = a->offset;
1212           continue;
1213         }
1214
1215       add_ref_to_chain (chain, a);
1216     }
1217
1218   if (nontrivial_chain_p (chain))
1219     {
1220       add_looparound_copies (loop, chain);
1221       VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, chain);
1222     }
1223   else
1224     release_chain (chain);
1225 }
1226
1227 /* Find roots of the values and determine distances in components COMPS, and
1228    separates the references to CHAINS.  LOOP is the current loop.  */
1229
1230 static void
1231 determine_roots (struct loop *loop,
1232                  struct component *comps, VEC (chain_p, heap) **chains)
1233 {
1234   struct component *comp;
1235
1236   for (comp = comps; comp; comp = comp->next)
1237     determine_roots_comp (loop, comp, chains);
1238 }
1239
1240 /* Replace the reference in statement STMT with temporary variable
1241    NEW_TREE.  If SET is true, NEW_TREE is instead initialized to the value of
1242    the reference in the statement.  IN_LHS is true if the reference
1243    is in the lhs of STMT, false if it is in rhs.  */
1244
1245 static void
1246 replace_ref_with (gimple stmt, tree new_tree, bool set, bool in_lhs)
1247 {
1248   tree val;
1249   gimple new_stmt;
1250   gimple_stmt_iterator bsi, psi;
1251
1252   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1253     {
1254       gcc_assert (!in_lhs && !set);
1255
1256       val = PHI_RESULT (stmt);
1257       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (stmt));
1258       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1259       remove_phi_node (&psi, false);
1260
1261       /* Turn the phi node into GIMPLE_ASSIGN.  */
1262       new_stmt = gimple_build_assign (val, new_tree);
1263       gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1264       return;
1265     }
1266
1267   /* Since the reference is of gimple_reg type, it should only
1268      appear as lhs or rhs of modify statement.  */
1269   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
1270
1271   bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1272
1273   /* If we do not need to initialize NEW_TREE, just replace the use of OLD.  */
1274   if (!set)
1275     {
1276       gcc_assert (!in_lhs);
1277       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, new_tree);
1278       stmt = gsi_stmt (bsi);
1279       update_stmt (stmt);
1280       return;
1281     }
1282
1283   if (in_lhs)
1284     {
1285       /* We have statement
1286
1287          OLD = VAL
1288
1289          If OLD is a memory reference, then VAL is gimple_val, and we transform
1290          this to
1291
1292          OLD = VAL
1293          NEW = VAL
1294
1295          Otherwise, we are replacing a combination chain,
1296          VAL is the expression that performs the combination, and OLD is an
1297          SSA name.  In this case, we transform the assignment to
1298
1299          OLD = VAL
1300          NEW = OLD
1301
1302          */
1303
1304       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1305       if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
1306         {
1307           gcc_assert (gimple_assign_copy_p (stmt));
1308           val = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1309         }
1310     }
1311   else
1312     {
1313       /* VAL = OLD
1314
1315          is transformed to
1316
1317          VAL = OLD
1318          NEW = VAL  */
1319
1320       val = gimple_assign_lhs (stmt);
1321     }
1322
1323   new_stmt = gimple_build_assign (new_tree, unshare_expr (val));
1324   gsi_insert_after (&bsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
1325 }
1326
1327 /* Returns the reference to the address of REF in the ITER-th iteration of
1328    LOOP, or NULL if we fail to determine it (ITER may be negative).  We
1329    try to preserve the original shape of the reference (not rewrite it
1330    as an indirect ref to the address), to make tree_could_trap_p in
1331    prepare_initializers_chain return false more often.  */
1332
1333 static tree
1334 ref_at_iteration (struct loop *loop, tree ref, int iter)
1335 {
1336   tree idx, *idx_p, type, val, op0 = NULL_TREE, ret;
1337   affine_iv iv;
1338   bool ok;
1339
1340   if (handled_component_p (ref))
1341     {
1342       op0 = ref_at_iteration (loop, TREE_OPERAND (ref, 0), iter);
1343       if (!op0)
1344         return NULL_TREE;
1345     }
1346   else if (!INDIRECT_REF_P (ref))
1347     return unshare_expr (ref);
1348
1349   if (INDIRECT_REF_P (ref))
1350     {
1351       /* Take care for INDIRECT_REF and MISALIGNED_INDIRECT_REF at
1352          the same time.  */
1353       ret = copy_node (ref);
1354       idx = TREE_OPERAND (ref, 0);
1355       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 0);
1356     }
1357   else if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
1358     {
1359       /* Check that the offset is loop invariant.  */
1360       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1361           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1362         return NULL_TREE;
1363
1364       return build3 (COMPONENT_REF, TREE_TYPE (ref), op0,
1365                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 1)),
1366                      unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)));
1367     }
1368   else if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1369     {
1370       /* Check that the lower bound and the step are loop invariant.  */
1371       if (TREE_OPERAND (ref, 2)
1372           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 2)))
1373         return NULL_TREE;
1374       if (TREE_OPERAND (ref, 3)
1375           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (ref, 3)))
1376         return NULL_TREE;
1377
1378       ret = build4 (ARRAY_REF, TREE_TYPE (ref), op0, NULL_TREE,
1379                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 2)),
1380                     unshare_expr (TREE_OPERAND (ref, 3)));
1381       idx = TREE_OPERAND (ref, 1);
1382       idx_p = &TREE_OPERAND (ret, 1);
1383     }
1384   else
1385     return NULL_TREE;
1386
1387   ok = simple_iv (loop, loop, idx, &iv, true);
1388   if (!ok)
1389     return NULL_TREE;
1390   iv.base = expand_simple_operations (iv.base);
1391   if (integer_zerop (iv.step))
1392     *idx_p = unshare_expr (iv.base);
1393   else
1394     {
1395       type = TREE_TYPE (iv.base);
1396       if (POINTER_TYPE_P (type))
1397         {
1398           val = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, iv.step,
1399                              size_int (iter));
1400           val = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1401         }
1402       else
1403         {
1404           val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv.step,
1405                              build_int_cst_type (type, iter));
1406           val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv.base, val);
1407         }
1408       *idx_p = unshare_expr (val);
1409     }
1410
1411   return ret;
1412 }
1413
1414 /* Get the initialization expression for the INDEX-th temporary variable
1415    of CHAIN.  */
1416
1417 static tree
1418 get_init_expr (chain_p chain, unsigned index)
1419 {
1420   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1421     {
1422       tree e1 = get_init_expr (chain->ch1, index);
1423       tree e2 = get_init_expr (chain->ch2, index);
1424
1425       return fold_build2 (chain->op, chain->rslt_type, e1, e2);
1426     }
1427   else
1428     return VEC_index (tree, chain->inits, index);
1429 }
1430
1431 /* Marks all virtual operands of statement STMT for renaming.  */
1432
1433 void
1434 mark_virtual_ops_for_renaming (gimple stmt)
1435 {
1436   tree var;
1437
1438   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1439     {
1440       var = PHI_RESULT (stmt);
1441       if (is_gimple_reg (var))
1442         return;
1443
1444       if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME)
1445         var = SSA_NAME_VAR (var);
1446       mark_sym_for_renaming (var);
1447       return;
1448     }
1449
1450   update_stmt (stmt);
1451   if (gimple_vuse (stmt))
1452     mark_sym_for_renaming (gimple_vop (cfun));
1453 }
1454
1455 /* Returns a new temporary variable used for the I-th variable carrying
1456    value of REF.  The variable's uid is marked in TMP_VARS.  */
1457
1458 static tree
1459 predcom_tmp_var (tree ref, unsigned i, bitmap tmp_vars)
1460 {
1461   tree type = TREE_TYPE (ref);
1462   tree var = create_tmp_var (type, get_lsm_tmp_name (ref, i));
1463
1464   /* We never access the components of the temporary variable in predictive
1465      commoning.  */
1466   if (TREE_CODE (type) == COMPLEX_TYPE
1467       || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1468     DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
1469
1470   add_referenced_var (var);
1471   bitmap_set_bit (tmp_vars, DECL_UID (var));
1472   return var;
1473 }
1474
1475 /* Creates the variables for CHAIN, as well as phi nodes for them and
1476    initialization on entry to LOOP.  Uids of the newly created
1477    temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1478
1479 static void
1480 initialize_root_vars (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1481 {
1482   unsigned i;
1483   unsigned n = chain->length;
1484   dref root = get_chain_root (chain);
1485   bool reuse_first = !chain->has_max_use_after;
1486   tree ref, init, var, next;
1487   gimple phi;
1488   gimple_seq stmts;
1489   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1490
1491   /* If N == 0, then all the references are within the single iteration.  And
1492      since this is an nonempty chain, reuse_first cannot be true.  */
1493   gcc_assert (n > 0 || !reuse_first);
1494
1495   chain->vars = VEC_alloc (tree, heap, n + 1);
1496
1497   if (chain->type == CT_COMBINATION)
1498     ref = gimple_assign_lhs (root->stmt);
1499   else
1500     ref = DR_REF (root->ref);
1501
1502   for (i = 0; i < n + (reuse_first ? 0 : 1); i++)
1503     {
1504       var = predcom_tmp_var (ref, i, tmp_vars);
1505       VEC_quick_push (tree, chain->vars, var);
1506     }
1507   if (reuse_first)
1508     VEC_quick_push (tree, chain->vars, VEC_index (tree, chain->vars, 0));
1509
1510   for (i = 0; VEC_iterate (tree, chain->vars, i, var); i++)
1511     VEC_replace (tree, chain->vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1512
1513   for (i = 0; i < n; i++)
1514     {
1515       var = VEC_index (tree, chain->vars, i);
1516       next = VEC_index (tree, chain->vars, i + 1);
1517       init = get_init_expr (chain, i);
1518
1519       init = force_gimple_operand (init, &stmts, true, NULL_TREE);
1520       if (stmts)
1521         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1522
1523       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1524       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1525       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1526       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1527     }
1528 }
1529
1530 /* Create the variables and initialization statement for root of chain
1531    CHAIN.  Uids of the newly created temporary variables are marked
1532    in TMP_VARS.  */
1533
1534 static void
1535 initialize_root (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1536 {
1537   dref root = get_chain_root (chain);
1538   bool in_lhs = (chain->type == CT_STORE_LOAD
1539                  || chain->type == CT_COMBINATION);
1540
1541   initialize_root_vars (loop, chain, tmp_vars);
1542   replace_ref_with (root->stmt,
1543                     VEC_index (tree, chain->vars, chain->length),
1544                     true, in_lhs);
1545 }
1546
1547 /* Initializes a variable for load motion for ROOT and prepares phi nodes and
1548    initialization on entry to LOOP if necessary.  The ssa name for the variable
1549    is stored in VARS.  If WRITTEN is true, also a phi node to copy its value
1550    around the loop is created.  Uid of the newly created temporary variable
1551    is marked in TMP_VARS.  INITS is the list containing the (single)
1552    initializer.  */
1553
1554 static void
1555 initialize_root_vars_lm (struct loop *loop, dref root, bool written,
1556                          VEC(tree, heap) **vars, VEC(tree, heap) *inits,
1557                          bitmap tmp_vars)
1558 {
1559   unsigned i;
1560   tree ref = DR_REF (root->ref), init, var, next;
1561   gimple_seq stmts;
1562   gimple phi;
1563   edge entry = loop_preheader_edge (loop), latch = loop_latch_edge (loop);
1564
1565   /* Find the initializer for the variable, and check that it cannot
1566      trap.  */
1567   init = VEC_index (tree, inits, 0);
1568
1569   *vars = VEC_alloc (tree, heap, written ? 2 : 1);
1570   var = predcom_tmp_var (ref, 0, tmp_vars);
1571   VEC_quick_push (tree, *vars, var);
1572   if (written)
1573     VEC_quick_push (tree, *vars, VEC_index (tree, *vars, 0));
1574
1575   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *vars, i, var); i++)
1576     VEC_replace (tree, *vars, i, make_ssa_name (var, NULL));
1577
1578   var = VEC_index (tree, *vars, 0);
1579
1580   init = force_gimple_operand (init, &stmts, written, NULL_TREE);
1581   if (stmts)
1582     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
1583
1584   if (written)
1585     {
1586       next = VEC_index (tree, *vars, 1);
1587       phi = create_phi_node (var, loop->header);
1588       SSA_NAME_DEF_STMT (var) = phi;
1589       add_phi_arg (phi, init, entry, UNKNOWN_LOCATION);
1590       add_phi_arg (phi, next, latch, UNKNOWN_LOCATION);
1591     }
1592   else
1593     {
1594       gimple init_stmt = gimple_build_assign (var, init);
1595       mark_virtual_ops_for_renaming (init_stmt);
1596       gsi_insert_on_edge_immediate (entry, init_stmt);
1597     }
1598 }
1599
1600
1601 /* Execute load motion for references in chain CHAIN.  Uids of the newly
1602    created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1603
1604 static void
1605 execute_load_motion (struct loop *loop, chain_p chain, bitmap tmp_vars)
1606 {
1607   VEC (tree, heap) *vars;
1608   dref a;
1609   unsigned n_writes = 0, ridx, i;
1610   tree var;
1611
1612   gcc_assert (chain->type == CT_INVARIANT);
1613   gcc_assert (!chain->combined);
1614   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1615     if (!DR_IS_READ (a->ref))
1616       n_writes++;
1617
1618   /* If there are no reads in the loop, there is nothing to do.  */
1619   if (n_writes == VEC_length (dref, chain->refs))
1620     return;
1621
1622   initialize_root_vars_lm (loop, get_chain_root (chain), n_writes > 0,
1623                            &vars, chain->inits, tmp_vars);
1624
1625   ridx = 0;
1626   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1627     {
1628       bool is_read = DR_IS_READ (a->ref);
1629       mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1630
1631       if (!DR_IS_READ (a->ref))
1632         {
1633           n_writes--;
1634           if (n_writes)
1635             {
1636               var = VEC_index (tree, vars, 0);
1637               var = make_ssa_name (SSA_NAME_VAR (var), NULL);
1638               VEC_replace (tree, vars, 0, var);
1639             }
1640           else
1641             ridx = 1;
1642         }
1643
1644       replace_ref_with (a->stmt, VEC_index (tree, vars, ridx),
1645                         !is_read, !is_read);
1646     }
1647
1648   VEC_free (tree, heap, vars);
1649 }
1650
1651 /* Returns the single statement in that NAME is used, excepting
1652    the looparound phi nodes contained in one of the chains.  If there is no
1653    such statement, or more statements, NULL is returned.  */
1654
1655 static gimple
1656 single_nonlooparound_use (tree name)
1657 {
1658   use_operand_p use;
1659   imm_use_iterator it;
1660   gimple stmt, ret = NULL;
1661
1662   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use, it, name)
1663     {
1664       stmt = USE_STMT (use);
1665
1666       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1667         {
1668           /* Ignore uses in looparound phi nodes.  Uses in other phi nodes
1669              could not be processed anyway, so just fail for them.  */
1670           if (bitmap_bit_p (looparound_phis,
1671                             SSA_NAME_VERSION (PHI_RESULT (stmt))))
1672             continue;
1673
1674           return NULL;
1675         }
1676       else if (ret != NULL)
1677         return NULL;
1678       else
1679         ret = stmt;
1680     }
1681
1682   return ret;
1683 }
1684
1685 /* Remove statement STMT, as well as the chain of assignments in that it is
1686    used.  */
1687
1688 static void
1689 remove_stmt (gimple stmt)
1690 {
1691   tree name;
1692   gimple next;
1693   gimple_stmt_iterator psi;
1694
1695   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1696     {
1697       name = PHI_RESULT (stmt);
1698       next = single_nonlooparound_use (name);
1699       psi = gsi_for_stmt (stmt);
1700       remove_phi_node (&psi, true);
1701
1702       if (!next
1703           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1704           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1705         return;
1706
1707       stmt = next;
1708     }
1709
1710   while (1)
1711     {
1712       gimple_stmt_iterator bsi;
1713
1714       bsi = gsi_for_stmt (stmt);
1715
1716       name = gimple_assign_lhs (stmt);
1717       gcc_assert (TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
1718
1719       next = single_nonlooparound_use (name);
1720
1721       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1722       gsi_remove (&bsi, true);
1723       release_defs (stmt);
1724
1725       if (!next
1726           || !gimple_assign_ssa_name_copy_p (next)
1727           || gimple_assign_rhs1 (next) != name)
1728         return;
1729
1730       stmt = next;
1731     }
1732 }
1733
1734 /* Perform the predictive commoning optimization for a chain CHAIN.
1735    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.*/
1736
1737 static void
1738 execute_pred_commoning_chain (struct loop *loop, chain_p chain,
1739                              bitmap tmp_vars)
1740 {
1741   unsigned i;
1742   dref a, root;
1743   tree var;
1744
1745   if (chain->combined)
1746     {
1747       /* For combined chains, just remove the statements that are used to
1748          compute the values of the expression (except for the root one).  */
1749       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1750         remove_stmt (a->stmt);
1751     }
1752   else
1753     {
1754       /* For non-combined chains, set up the variables that hold its value,
1755          and replace the uses of the original references by these
1756          variables.  */
1757       root = get_chain_root (chain);
1758       mark_virtual_ops_for_renaming (root->stmt);
1759
1760       initialize_root (loop, chain, tmp_vars);
1761       for (i = 1; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, a); i++)
1762         {
1763           mark_virtual_ops_for_renaming (a->stmt);
1764           var = VEC_index (tree, chain->vars, chain->length - a->distance);
1765           replace_ref_with (a->stmt, var, false, false);
1766         }
1767     }
1768 }
1769
1770 /* Determines the unroll factor necessary to remove as many temporary variable
1771    copies as possible.  CHAINS is the list of chains that will be
1772    optimized.  */
1773
1774 static unsigned
1775 determine_unroll_factor (VEC (chain_p, heap) *chains)
1776 {
1777   chain_p chain;
1778   unsigned factor = 1, af, nfactor, i;
1779   unsigned max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLL_TIMES);
1780
1781   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1782     {
1783       if (chain->type == CT_INVARIANT || chain->combined)
1784         continue;
1785
1786       /* The best unroll factor for this chain is equal to the number of
1787          temporary variables that we create for it.  */
1788       af = chain->length;
1789       if (chain->has_max_use_after)
1790         af++;
1791
1792       nfactor = factor * af / gcd (factor, af);
1793       if (nfactor <= max)
1794         factor = nfactor;
1795     }
1796
1797   return factor;
1798 }
1799
1800 /* Perform the predictive commoning optimization for CHAINS.
1801    Uids of the newly created temporary variables are marked in TMP_VARS.  */
1802
1803 static void
1804 execute_pred_commoning (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains,
1805                         bitmap tmp_vars)
1806 {
1807   chain_p chain;
1808   unsigned i;
1809
1810   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1811     {
1812       if (chain->type == CT_INVARIANT)
1813         execute_load_motion (loop, chain, tmp_vars);
1814       else
1815         execute_pred_commoning_chain (loop, chain, tmp_vars);
1816     }
1817
1818   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
1819 }
1820
1821 /* For each reference in CHAINS, if its defining statement is
1822    phi node, record the ssa name that is defined by it.  */
1823
1824 static void
1825 replace_phis_by_defined_names (VEC (chain_p, heap) *chains)
1826 {
1827   chain_p chain;
1828   dref a;
1829   unsigned i, j;
1830
1831   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1832     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1833       {
1834         if (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI)
1835           {
1836             a->name_defined_by_phi = PHI_RESULT (a->stmt);
1837             a->stmt = NULL;
1838           }
1839       }
1840 }
1841
1842 /* For each reference in CHAINS, if name_defined_by_phi is not
1843    NULL, use it to set the stmt field.  */
1844
1845 static void
1846 replace_names_by_phis (VEC (chain_p, heap) *chains)
1847 {
1848   chain_p chain;
1849   dref a;
1850   unsigned i, j;
1851
1852   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, chains, i, chain); i++)
1853     for (j = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, j, a); j++)
1854       if (a->stmt == NULL)
1855         {
1856           a->stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (a->name_defined_by_phi);
1857           gcc_assert (gimple_code (a->stmt) == GIMPLE_PHI);
1858           a->name_defined_by_phi = NULL_TREE;
1859         }
1860 }
1861
1862 /* Wrapper over execute_pred_commoning, to pass it as a callback
1863    to tree_transform_and_unroll_loop.  */
1864
1865 struct epcc_data
1866 {
1867   VEC (chain_p, heap) *chains;
1868   bitmap tmp_vars;
1869 };
1870
1871 static void
1872 execute_pred_commoning_cbck (struct loop *loop, void *data)
1873 {
1874   struct epcc_data *const dta = (struct epcc_data *) data;
1875
1876   /* Restore phi nodes that were replaced by ssa names before
1877      tree_transform_and_unroll_loop (see detailed description in
1878      tree_predictive_commoning_loop).  */
1879   replace_names_by_phis (dta->chains);
1880   execute_pred_commoning (loop, dta->chains, dta->tmp_vars);
1881 }
1882
1883 /* Base NAME and all the names in the chain of phi nodes that use it
1884    on variable VAR.  The phi nodes are recognized by being in the copies of
1885    the header of the LOOP.  */
1886
1887 static void
1888 base_names_in_chain_on (struct loop *loop, tree name, tree var)
1889 {
1890   gimple stmt, phi;
1891   imm_use_iterator iter;
1892
1893   SSA_NAME_VAR (name) = var;
1894
1895   while (1)
1896     {
1897       phi = NULL;
1898       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, iter, name)
1899         {
1900           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1901               && flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (stmt)))
1902             {
1903               phi = stmt;
1904               BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (iter);
1905             }
1906         }
1907       if (!phi)
1908         return;
1909
1910       name = PHI_RESULT (phi);
1911       SSA_NAME_VAR (name) = var;
1912     }
1913 }
1914
1915 /* Given an unrolled LOOP after predictive commoning, remove the
1916    register copies arising from phi nodes by changing the base
1917    variables of SSA names.  TMP_VARS is the set of the temporary variables
1918    for those we want to perform this.  */
1919
1920 static void
1921 eliminate_temp_copies (struct loop *loop, bitmap tmp_vars)
1922 {
1923   edge e;
1924   gimple phi, stmt;
1925   tree name, use, var;
1926   gimple_stmt_iterator psi;
1927
1928   e = loop_latch_edge (loop);
1929   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1930     {
1931       phi = gsi_stmt (psi);
1932       name = PHI_RESULT (phi);
1933       var = SSA_NAME_VAR (name);
1934       if (!bitmap_bit_p (tmp_vars, DECL_UID (var)))
1935         continue;
1936       use = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e);
1937       gcc_assert (TREE_CODE (use) == SSA_NAME);
1938
1939       /* Base all the ssa names in the ud and du chain of NAME on VAR.  */
1940       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1941       while (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1942              /* In case we could not unroll the loop enough to eliminate
1943                 all copies, we may reach the loop header before the defining
1944                 statement (in that case, some register copies will be present
1945                 in loop latch in the final code, corresponding to the newly
1946                 created looparound phi nodes).  */
1947              && gimple_bb (stmt) != loop->header)
1948         {
1949           gcc_assert (single_pred_p (gimple_bb (stmt)));
1950           use = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1951           stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
1952         }
1953
1954       base_names_in_chain_on (loop, use, var);
1955     }
1956 }
1957
1958 /* Returns true if CHAIN is suitable to be combined.  */
1959
1960 static bool
1961 chain_can_be_combined_p (chain_p chain)
1962 {
1963   return (!chain->combined
1964           && (chain->type == CT_LOAD || chain->type == CT_COMBINATION));
1965 }
1966
1967 /* Returns the modify statement that uses NAME.  Skips over assignment
1968    statements, NAME is replaced with the actual name used in the returned
1969    statement.  */
1970
1971 static gimple
1972 find_use_stmt (tree *name)
1973 {
1974   gimple stmt;
1975   tree rhs, lhs;
1976
1977   /* Skip over assignments.  */
1978   while (1)
1979     {
1980       stmt = single_nonlooparound_use (*name);
1981       if (!stmt)
1982         return NULL;
1983
1984       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1985         return NULL;
1986
1987       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1988       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1989         return NULL;
1990
1991       if (gimple_assign_copy_p (stmt))
1992         {
1993           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1994           if (rhs != *name)
1995             return NULL;
1996
1997           *name = lhs;
1998         }
1999       else if (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
2000                == GIMPLE_BINARY_RHS)
2001         return stmt;
2002       else
2003         return NULL;
2004     }
2005 }
2006
2007 /* Returns true if we may perform reassociation for operation CODE in TYPE.  */
2008
2009 static bool
2010 may_reassociate_p (tree type, enum tree_code code)
2011 {
2012   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2013       && !flag_unsafe_math_optimizations)
2014     return false;
2015
2016   return (commutative_tree_code (code)
2017           && associative_tree_code (code));
2018 }
2019
2020 /* If the operation used in STMT is associative and commutative, go through the
2021    tree of the same operations and returns its root.  Distance to the root
2022    is stored in DISTANCE.  */
2023
2024 static gimple
2025 find_associative_operation_root (gimple stmt, unsigned *distance)
2026 {
2027   tree lhs;
2028   gimple next;
2029   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2030   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2031   unsigned dist = 0;
2032
2033   if (!may_reassociate_p (type, code))
2034     return NULL;
2035
2036   while (1)
2037     {
2038       lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2039       gcc_assert (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME);
2040
2041       next = find_use_stmt (&lhs);
2042       if (!next
2043           || gimple_assign_rhs_code (next) != code)
2044         break;
2045
2046       stmt = next;
2047       dist++;
2048     }
2049
2050   if (distance)
2051     *distance = dist;
2052   return stmt;
2053 }
2054
2055 /* Returns the common statement in that NAME1 and NAME2 have a use.  If there
2056    is no such statement, returns NULL_TREE.  In case the operation used on
2057    NAME1 and NAME2 is associative and commutative, returns the root of the
2058    tree formed by this operation instead of the statement that uses NAME1 or
2059    NAME2.  */
2060
2061 static gimple
2062 find_common_use_stmt (tree *name1, tree *name2)
2063 {
2064   gimple stmt1, stmt2;
2065
2066   stmt1 = find_use_stmt (name1);
2067   if (!stmt1)
2068     return NULL;
2069
2070   stmt2 = find_use_stmt (name2);
2071   if (!stmt2)
2072     return NULL;
2073
2074   if (stmt1 == stmt2)
2075     return stmt1;
2076
2077   stmt1 = find_associative_operation_root (stmt1, NULL);
2078   if (!stmt1)
2079     return NULL;
2080   stmt2 = find_associative_operation_root (stmt2, NULL);
2081   if (!stmt2)
2082     return NULL;
2083
2084   return (stmt1 == stmt2 ? stmt1 : NULL);
2085 }
2086
2087 /* Checks whether R1 and R2 are combined together using CODE, with the result
2088    in RSLT_TYPE, in order R1 CODE R2 if SWAP is false and in order R2 CODE R1
2089    if it is true.  If CODE is ERROR_MARK, set these values instead.  */
2090
2091 static bool
2092 combinable_refs_p (dref r1, dref r2,
2093                    enum tree_code *code, bool *swap, tree *rslt_type)
2094 {
2095   enum tree_code acode;
2096   bool aswap;
2097   tree atype;
2098   tree name1, name2;
2099   gimple stmt;
2100
2101   name1 = name_for_ref (r1);
2102   name2 = name_for_ref (r2);
2103   gcc_assert (name1 != NULL_TREE && name2 != NULL_TREE);
2104
2105   stmt = find_common_use_stmt (&name1, &name2);
2106
2107   if (!stmt)
2108     return false;
2109
2110   acode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2111   aswap = (!commutative_tree_code (acode)
2112            && gimple_assign_rhs1 (stmt) != name1);
2113   atype = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2114
2115   if (*code == ERROR_MARK)
2116     {
2117       *code = acode;
2118       *swap = aswap;
2119       *rslt_type = atype;
2120       return true;
2121     }
2122
2123   return (*code == acode
2124           && *swap == aswap
2125           && *rslt_type == atype);
2126 }
2127
2128 /* Remove OP from the operation on rhs of STMT, and replace STMT with
2129    an assignment of the remaining operand.  */
2130
2131 static void
2132 remove_name_from_operation (gimple stmt, tree op)
2133 {
2134   tree other_op;
2135   gimple_stmt_iterator si;
2136
2137   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2138
2139   if (gimple_assign_rhs1 (stmt) == op)
2140     other_op = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2141   else
2142     other_op = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2143
2144   si = gsi_for_stmt (stmt);
2145   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&si, other_op);
2146
2147   /* We should not have reallocated STMT.  */
2148   gcc_assert (gsi_stmt (si) == stmt);
2149
2150   update_stmt (stmt);
2151 }
2152
2153 /* Reassociates the expression in that NAME1 and NAME2 are used so that they
2154    are combined in a single statement, and returns this statement.  */
2155
2156 static gimple
2157 reassociate_to_the_same_stmt (tree name1, tree name2)
2158 {
2159   gimple stmt1, stmt2, root1, root2, s1, s2;
2160   gimple new_stmt, tmp_stmt;
2161   tree new_name, tmp_name, var, r1, r2;
2162   unsigned dist1, dist2;
2163   enum tree_code code;
2164   tree type = TREE_TYPE (name1);
2165   gimple_stmt_iterator bsi;
2166
2167   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2168   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2169   root1 = find_associative_operation_root (stmt1, &dist1);
2170   root2 = find_associative_operation_root (stmt2, &dist2);
2171   code = gimple_assign_rhs_code (stmt1);
2172
2173   gcc_assert (root1 && root2 && root1 == root2
2174               && code == gimple_assign_rhs_code (stmt2));
2175
2176   /* Find the root of the nearest expression in that both NAME1 and NAME2
2177      are used.  */
2178   r1 = name1;
2179   s1 = stmt1;
2180   r2 = name2;
2181   s2 = stmt2;
2182
2183   while (dist1 > dist2)
2184     {
2185       s1 = find_use_stmt (&r1);
2186       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2187       dist1--;
2188     }
2189   while (dist2 > dist1)
2190     {
2191       s2 = find_use_stmt (&r2);
2192       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2193       dist2--;
2194     }
2195
2196   while (s1 != s2)
2197     {
2198       s1 = find_use_stmt (&r1);
2199       r1 = gimple_assign_lhs (s1);
2200       s2 = find_use_stmt (&r2);
2201       r2 = gimple_assign_lhs (s2);
2202     }
2203
2204   /* Remove NAME1 and NAME2 from the statements in that they are used
2205      currently.  */
2206   remove_name_from_operation (stmt1, name1);
2207   remove_name_from_operation (stmt2, name2);
2208
2209   /* Insert the new statement combining NAME1 and NAME2 before S1, and
2210      combine it with the rhs of S1.  */
2211   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2212   if (TREE_CODE (type) == COMPLEX_TYPE
2213       || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
2214     DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
2215   add_referenced_var (var);
2216   new_name = make_ssa_name (var, NULL);
2217   new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, new_name, name1, name2);
2218
2219   var = create_tmp_var (type, "predreastmp");
2220   if (TREE_CODE (type) == COMPLEX_TYPE
2221       || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
2222     DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
2223   add_referenced_var (var);
2224   tmp_name = make_ssa_name (var, NULL);
2225
2226   /* Rhs of S1 may now be either a binary expression with operation
2227      CODE, or gimple_val (in case that stmt1 == s1 or stmt2 == s1,
2228      so that name1 or name2 was removed from it).  */
2229   tmp_stmt = gimple_build_assign_with_ops (gimple_assign_rhs_code (s1),
2230                                            tmp_name,
2231                                            gimple_assign_rhs1 (s1),
2232                                            gimple_assign_rhs2 (s1));
2233
2234   bsi = gsi_for_stmt (s1);
2235   gimple_assign_set_rhs_with_ops (&bsi, code, new_name, tmp_name);
2236   s1 = gsi_stmt (bsi);
2237   update_stmt (s1);
2238
2239   gsi_insert_before (&bsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
2240   gsi_insert_before (&bsi, tmp_stmt, GSI_SAME_STMT);
2241
2242   return new_stmt;
2243 }
2244
2245 /* Returns the statement that combines references R1 and R2.  In case R1
2246    and R2 are not used in the same statement, but they are used with an
2247    associative and commutative operation in the same expression, reassociate
2248    the expression so that they are used in the same statement.  */
2249
2250 static gimple
2251 stmt_combining_refs (dref r1, dref r2)
2252 {
2253   gimple stmt1, stmt2;
2254   tree name1 = name_for_ref (r1);
2255   tree name2 = name_for_ref (r2);
2256
2257   stmt1 = find_use_stmt (&name1);
2258   stmt2 = find_use_stmt (&name2);
2259   if (stmt1 == stmt2)
2260     return stmt1;
2261
2262   return reassociate_to_the_same_stmt (name1, name2);
2263 }
2264
2265 /* Tries to combine chains CH1 and CH2 together.  If this succeeds, the
2266    description of the new chain is returned, otherwise we return NULL.  */
2267
2268 static chain_p
2269 combine_chains (chain_p ch1, chain_p ch2)
2270 {
2271   dref r1, r2, nw;
2272   enum tree_code op = ERROR_MARK;
2273   bool swap = false;
2274   chain_p new_chain;
2275   unsigned i;
2276   gimple root_stmt;
2277   tree rslt_type = NULL_TREE;
2278
2279   if (ch1 == ch2)
2280     return NULL;
2281   if (ch1->length != ch2->length)
2282     return NULL;
2283
2284   if (VEC_length (dref, ch1->refs) != VEC_length (dref, ch2->refs))
2285     return NULL;
2286
2287   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2288                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2289     {
2290       if (r1->distance != r2->distance)
2291         return NULL;
2292
2293       if (!combinable_refs_p (r1, r2, &op, &swap, &rslt_type))
2294         return NULL;
2295     }
2296
2297   if (swap)
2298     {
2299       chain_p tmp = ch1;
2300       ch1 = ch2;
2301       ch2 = tmp;
2302     }
2303
2304   new_chain = XCNEW (struct chain);
2305   new_chain->type = CT_COMBINATION;
2306   new_chain->op = op;
2307   new_chain->ch1 = ch1;
2308   new_chain->ch2 = ch2;
2309   new_chain->rslt_type = rslt_type;
2310   new_chain->length = ch1->length;
2311
2312   for (i = 0; (VEC_iterate (dref, ch1->refs, i, r1)
2313                && VEC_iterate (dref, ch2->refs, i, r2)); i++)
2314     {
2315       nw = XCNEW (struct dref_d);
2316       nw->stmt = stmt_combining_refs (r1, r2);
2317       nw->distance = r1->distance;
2318
2319       VEC_safe_push (dref, heap, new_chain->refs, nw);
2320     }
2321
2322   new_chain->has_max_use_after = false;
2323   root_stmt = get_chain_root (new_chain)->stmt;
2324   for (i = 1; VEC_iterate (dref, new_chain->refs, i, nw); i++)
2325     {
2326       if (nw->distance == new_chain->length
2327           && !stmt_dominates_stmt_p (nw->stmt, root_stmt))
2328         {
2329           new_chain->has_max_use_after = true;
2330           break;
2331         }
2332     }
2333
2334   ch1->combined = true;
2335   ch2->combined = true;
2336   return new_chain;
2337 }
2338
2339 /* Try to combine the CHAINS.  */
2340
2341 static void
2342 try_combine_chains (VEC (chain_p, heap) **chains)
2343 {
2344   unsigned i, j;
2345   chain_p ch1, ch2, cch;
2346   VEC (chain_p, heap) *worklist = NULL;
2347
2348   for (i = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, i, ch1); i++)
2349     if (chain_can_be_combined_p (ch1))
2350       VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, ch1);
2351
2352   while (!VEC_empty (chain_p, worklist))
2353     {
2354       ch1 = VEC_pop (chain_p, worklist);
2355       if (!chain_can_be_combined_p (ch1))
2356         continue;
2357
2358       for (j = 0; VEC_iterate (chain_p, *chains, j, ch2); j++)
2359         {
2360           if (!chain_can_be_combined_p (ch2))
2361             continue;
2362
2363           cch = combine_chains (ch1, ch2);
2364           if (cch)
2365             {
2366               VEC_safe_push (chain_p, heap, worklist, cch);
2367               VEC_safe_push (chain_p, heap, *chains, cch);
2368               break;
2369             }
2370         }
2371     }
2372 }
2373
2374 /* Prepare initializers for CHAIN in LOOP.  Returns false if this is
2375    impossible because one of these initializers may trap, true otherwise.  */
2376
2377 static bool
2378 prepare_initializers_chain (struct loop *loop, chain_p chain)
2379 {
2380   unsigned i, n = (chain->type == CT_INVARIANT) ? 1 : chain->length;
2381   struct data_reference *dr = get_chain_root (chain)->ref;
2382   tree init;
2383   gimple_seq stmts;
2384   dref laref;
2385   edge entry = loop_preheader_edge (loop);
2386
2387   /* Find the initializers for the variables, and check that they cannot
2388      trap.  */
2389   chain->inits = VEC_alloc (tree, heap, n);
2390   for (i = 0; i < n; i++)
2391     VEC_quick_push (tree, chain->inits, NULL_TREE);
2392
2393   /* If we have replaced some looparound phi nodes, use their initializers
2394      instead of creating our own.  */
2395   for (i = 0; VEC_iterate (dref, chain->refs, i, laref); i++)
2396     {
2397       if (gimple_code (laref->stmt) != GIMPLE_PHI)
2398         continue;
2399
2400       gcc_assert (laref->distance > 0);
2401       VEC_replace (tree, chain->inits, n - laref->distance,
2402                    PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (laref->stmt, entry));
2403     }
2404
2405   for (i = 0; i < n; i++)
2406     {
2407       if (VEC_index (tree, chain->inits, i) != NULL_TREE)
2408         continue;
2409
2410       init = ref_at_iteration (loop, DR_REF (dr), (int) i - n);
2411       if (!init)
2412         return false;
2413
2414       if (!chain->all_always_accessed && tree_could_trap_p (init))
2415         return false;
2416
2417       init = force_gimple_operand (init, &stmts, false, NULL_TREE);
2418       if (stmts)
2419         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (entry, stmts);
2420
2421       VEC_replace (tree, chain->inits, i, init);
2422     }
2423
2424   return true;
2425 }
2426
2427 /* Prepare initializers for CHAINS in LOOP, and free chains that cannot
2428    be used because the initializers might trap.  */
2429
2430 static void
2431 prepare_initializers (struct loop *loop, VEC (chain_p, heap) *chains)
2432 {
2433   chain_p chain;
2434   unsigned i;
2435
2436   for (i = 0; i < VEC_length (chain_p, chains); )
2437     {
2438       chain = VEC_index (chain_p, chains, i);
2439       if (prepare_initializers_chain (loop, chain))
2440         i++;
2441       else
2442         {
2443           release_chain (chain);
2444           VEC_unordered_remove (chain_p, chains, i);
2445         }
2446     }
2447 }
2448
2449 /* Performs predictive commoning for LOOP.  Returns true if LOOP was
2450    unrolled.  */
2451
2452 static bool
2453 tree_predictive_commoning_loop (struct loop *loop)
2454 {
2455   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs;
2456   VEC (ddr_p, heap) *dependences;
2457   struct component *components;
2458   VEC (chain_p, heap) *chains = NULL;
2459   unsigned unroll_factor;
2460   struct tree_niter_desc desc;
2461   bool unroll = false;
2462   edge exit;
2463   bitmap tmp_vars;
2464
2465   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2466     fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n",  loop->num);
2467
2468   /* Find the data references and split them into components according to their
2469      dependence relations.  */
2470   datarefs = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
2471   dependences = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10);
2472   compute_data_dependences_for_loop (loop, true, &datarefs, &dependences);
2473   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2474     dump_data_dependence_relations (dump_file, dependences);
2475
2476   components = split_data_refs_to_components (loop, datarefs, dependences);
2477   free_dependence_relations (dependences);
2478   if (!components)
2479     {
2480       free_data_refs (datarefs);
2481       return false;
2482     }
2483
2484   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2485     {
2486       fprintf (dump_file, "Initial state:\n\n");
2487       dump_components (dump_file, components);
2488     }
2489
2490   /* Find the suitable components and split them into chains.  */
2491   components = filter_suitable_components (loop, components);
2492
2493   tmp_vars = BITMAP_ALLOC (NULL);
2494   looparound_phis = BITMAP_ALLOC (NULL);
2495   determine_roots (loop, components, &chains);
2496   release_components (components);
2497
2498   if (!chains)
2499     {
2500       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2501         fprintf (dump_file,
2502                  "Predictive commoning failed: no suitable chains\n");
2503       goto end;
2504     }
2505   prepare_initializers (loop, chains);
2506
2507   /* Try to combine the chains that are always worked with together.  */
2508   try_combine_chains (&chains);
2509
2510   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2511     {
2512       fprintf (dump_file, "Before commoning:\n\n");
2513       dump_chains (dump_file, chains);
2514     }
2515
2516   /* Determine the unroll factor, and if the loop should be unrolled, ensure
2517      that its number of iterations is divisible by the factor.  */
2518   unroll_factor = determine_unroll_factor (chains);
2519   scev_reset ();
2520   unroll = (unroll_factor > 1
2521             && can_unroll_loop_p (loop, unroll_factor, &desc));
2522   exit = single_dom_exit (loop);
2523
2524   /* Execute the predictive commoning transformations, and possibly unroll the
2525      loop.  */
2526   if (unroll)
2527     {
2528       struct epcc_data dta;
2529
2530       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2531         fprintf (dump_file, "Unrolling %u times.\n", unroll_factor);
2532
2533       dta.chains = chains;
2534       dta.tmp_vars = tmp_vars;
2535
2536       update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
2537
2538       /* Cfg manipulations performed in tree_transform_and_unroll_loop before
2539          execute_pred_commoning_cbck is called may cause phi nodes to be
2540          reallocated, which is a problem since CHAINS may point to these
2541          statements.  To fix this, we store the ssa names defined by the
2542          phi nodes here instead of the phi nodes themselves, and restore
2543          the phi nodes in execute_pred_commoning_cbck.  A bit hacky.  */
2544       replace_phis_by_defined_names (chains);
2545
2546       tree_transform_and_unroll_loop (loop, unroll_factor, exit, &desc,
2547                                       execute_pred_commoning_cbck, &dta);
2548       eliminate_temp_copies (loop, tmp_vars);
2549     }
2550   else
2551     {
2552       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2553         fprintf (dump_file,
2554                  "Executing predictive commoning without unrolling.\n");
2555       execute_pred_commoning (loop, chains, tmp_vars);
2556     }
2557
2558 end: ;
2559   release_chains (chains);
2560   free_data_refs (datarefs);
2561   BITMAP_FREE (tmp_vars);
2562   BITMAP_FREE (looparound_phis);
2563
2564   free_affine_expand_cache (&name_expansions);
2565
2566   return unroll;
2567 }
2568
2569 /* Runs predictive commoning.  */
2570
2571 unsigned
2572 tree_predictive_commoning (void)
2573 {
2574   bool unrolled = false;
2575   struct loop *loop;
2576   loop_iterator li;
2577   unsigned ret = 0;
2578
2579   initialize_original_copy_tables ();
2580   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_INNERMOST)
2581     if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
2582       {
2583         unrolled |= tree_predictive_commoning_loop (loop);
2584       }
2585
2586   if (unrolled)
2587     {
2588       scev_reset ();
2589       ret = TODO_cleanup_cfg;
2590     }
2591   free_original_copy_tables ();
2592
2593   return ret;
2594 }