OSDN Git Service

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