OSDN Git Service

PR tree-optimization/17742
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-scalar-evolution.c
1 /* Scalar evolution detector.
2    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Sebastian Pop <s.pop@laposte.net>
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 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 COPYING.  If not, write to the Free
19 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
20 02111-1307, USA.  */
21
22 /* 
23    Description: 
24    
25    This pass analyzes the evolution of scalar variables in loop
26    structures.  The algorithm is based on the SSA representation,
27    and on the loop hierarchy tree.  This algorithm is not based on
28    the notion of versions of a variable, as it was the case for the
29    previous implementations of the scalar evolution algorithm, but
30    it assumes that each defined name is unique.
31
32    The notation used in this file is called "chains of recurrences",
33    and has been proposed by Eugene Zima, Robert Van Engelen, and
34    others for describing induction variables in programs.  For example
35    "b -> {0, +, 2}_1" means that the scalar variable "b" is equal to 0
36    when entering in the loop_1 and has a step 2 in this loop, in other
37    words "for (b = 0; b < N; b+=2);".  Note that the coefficients of
38    this chain of recurrence (or chrec [shrek]) can contain the name of
39    other variables, in which case they are called parametric chrecs.
40    For example, "b -> {a, +, 2}_1" means that the initial value of "b"
41    is the value of "a".  In most of the cases these parametric chrecs
42    are fully instantiated before their use because symbolic names can
43    hide some difficult cases such as self-references described later
44    (see the Fibonacci example).
45    
46    A short sketch of the algorithm is:
47      
48    Given a scalar variable to be analyzed, follow the SSA edge to
49    its definition:
50      
51    - When the definition is a MODIFY_EXPR: if the right hand side
52    (RHS) of the definition cannot be statically analyzed, the answer
53    of the analyzer is: "don't know".  
54    Otherwise, for all the variables that are not yet analyzed in the
55    RHS, try to determine their evolution, and finally try to
56    evaluate the operation of the RHS that gives the evolution
57    function of the analyzed variable.
58
59    - When the definition is a condition-phi-node: determine the
60    evolution function for all the branches of the phi node, and
61    finally merge these evolutions (see chrec_merge).
62
63    - When the definition is a loop-phi-node: determine its initial
64    condition, that is the SSA edge defined in an outer loop, and
65    keep it symbolic.  Then determine the SSA edges that are defined
66    in the body of the loop.  Follow the inner edges until ending on
67    another loop-phi-node of the same analyzed loop.  If the reached
68    loop-phi-node is not the starting loop-phi-node, then we keep
69    this definition under a symbolic form.  If the reached
70    loop-phi-node is the same as the starting one, then we compute a
71    symbolic stride on the return path.  The result is then the
72    symbolic chrec {initial_condition, +, symbolic_stride}_loop.
73
74    Examples:
75    
76    Example 1: Illustration of the basic algorithm.
77    
78    | a = 3
79    | loop_1
80    |   b = phi (a, c)
81    |   c = b + 1
82    |   if (c > 10) exit_loop
83    | endloop
84    
85    Suppose that we want to know the number of iterations of the
86    loop_1.  The exit_loop is controlled by a COND_EXPR (c > 10).  We
87    ask the scalar evolution analyzer two questions: what's the
88    scalar evolution (scev) of "c", and what's the scev of "10".  For
89    "10" the answer is "10" since it is a scalar constant.  For the
90    scalar variable "c", it follows the SSA edge to its definition,
91    "c = b + 1", and then asks again what's the scev of "b".
92    Following the SSA edge, we end on a loop-phi-node "b = phi (a,
93    c)", where the initial condition is "a", and the inner loop edge
94    is "c".  The initial condition is kept under a symbolic form (it
95    may be the case that the copy constant propagation has done its
96    work and we end with the constant "3" as one of the edges of the
97    loop-phi-node).  The update edge is followed to the end of the
98    loop, and until reaching again the starting loop-phi-node: b -> c
99    -> b.  At this point we have drawn a path from "b" to "b" from
100    which we compute the stride in the loop: in this example it is
101    "+1".  The resulting scev for "b" is "b -> {a, +, 1}_1".  Now
102    that the scev for "b" is known, it is possible to compute the
103    scev for "c", that is "c -> {a + 1, +, 1}_1".  In order to
104    determine the number of iterations in the loop_1, we have to
105    instantiate_parameters ({a + 1, +, 1}_1), that gives after some
106    more analysis the scev {4, +, 1}_1, or in other words, this is
107    the function "f (x) = x + 4", where x is the iteration count of
108    the loop_1.  Now we have to solve the inequality "x + 4 > 10",
109    and take the smallest iteration number for which the loop is
110    exited: x = 7.  This loop runs from x = 0 to x = 7, and in total
111    there are 8 iterations.  In terms of loop normalization, we have
112    created a variable that is implicitly defined, "x" or just "_1",
113    and all the other analyzed scalars of the loop are defined in
114    function of this variable:
115    
116    a -> 3
117    b -> {3, +, 1}_1
118    c -> {4, +, 1}_1
119      
120    or in terms of a C program: 
121      
122    | a = 3
123    | for (x = 0; x <= 7; x++)
124    |   {
125    |     b = x + 3
126    |     c = x + 4
127    |   }
128      
129    Example 2: Illustration of the algorithm on nested loops.
130      
131    | loop_1
132    |   a = phi (1, b)
133    |   c = a + 2
134    |   loop_2  10 times
135    |     b = phi (c, d)
136    |     d = b + 3
137    |   endloop
138    | endloop
139      
140    For analyzing the scalar evolution of "a", the algorithm follows
141    the SSA edge into the loop's body: "a -> b".  "b" is an inner
142    loop-phi-node, and its analysis as in Example 1, gives: 
143      
144    b -> {c, +, 3}_2
145    d -> {c + 3, +, 3}_2
146      
147    Following the SSA edge for the initial condition, we end on "c = a
148    + 2", and then on the starting loop-phi-node "a".  From this point,
149    the loop stride is computed: back on "c = a + 2" we get a "+2" in
150    the loop_1, then on the loop-phi-node "b" we compute the overall
151    effect of the inner loop that is "b = c + 30", and we get a "+30"
152    in the loop_1.  That means that the overall stride in loop_1 is
153    equal to "+32", and the result is: 
154      
155    a -> {1, +, 32}_1
156    c -> {3, +, 32}_1
157      
158    Example 3: Higher degree polynomials.
159      
160    | loop_1
161    |   a = phi (2, b)
162    |   c = phi (5, d)
163    |   b = a + 1
164    |   d = c + a
165    | endloop
166      
167    a -> {2, +, 1}_1
168    b -> {3, +, 1}_1
169    c -> {5, +, a}_1
170    d -> {5 + a, +, a}_1
171      
172    instantiate_parameters ({5, +, a}_1) -> {5, +, 2, +, 1}_1
173    instantiate_parameters ({5 + a, +, a}_1) -> {7, +, 3, +, 1}_1
174      
175    Example 4: Lucas, Fibonacci, or mixers in general.
176      
177    | loop_1
178    |   a = phi (1, b)
179    |   c = phi (3, d)
180    |   b = c
181    |   d = c + a
182    | endloop
183      
184    a -> (1, c)_1
185    c -> {3, +, a}_1
186      
187    The syntax "(1, c)_1" stands for a PEELED_CHREC that has the
188    following semantics: during the first iteration of the loop_1, the
189    variable contains the value 1, and then it contains the value "c".
190    Note that this syntax is close to the syntax of the loop-phi-node:
191    "a -> (1, c)_1" vs. "a = phi (1, c)".
192      
193    The symbolic chrec representation contains all the semantics of the
194    original code.  What is more difficult is to use this information.
195      
196    Example 5: Flip-flops, or exchangers.
197      
198    | loop_1
199    |   a = phi (1, b)
200    |   c = phi (3, d)
201    |   b = c
202    |   d = a
203    | endloop
204      
205    a -> (1, c)_1
206    c -> (3, a)_1
207      
208    Based on these symbolic chrecs, it is possible to refine this
209    information into the more precise PERIODIC_CHRECs: 
210      
211    a -> |1, 3|_1
212    c -> |3, 1|_1
213      
214    This transformation is not yet implemented.
215      
216    Further readings:
217    
218    You can find a more detailed description of the algorithm in:
219    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.pdf
220    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.ps.gz.  But note that
221    this is a preliminary report and some of the details of the
222    algorithm have changed.  I'm working on a research report that
223    updates the description of the algorithms to reflect the design
224    choices used in this implementation.
225      
226    A set of slides show a high level overview of the algorithm and run
227    an example through the scalar evolution analyzer:
228    http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/mar04/slides.pdf
229
230    The slides that I have presented at the GCC Summit'04 are available
231    at: http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/20040604/gccsummit-lno-spop.pdf
232 */
233
234 #include "config.h"
235 #include "system.h"
236 #include "coretypes.h"
237 #include "tm.h"
238 #include "errors.h"
239 #include "ggc.h"
240 #include "tree.h"
241
242 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
243 #include "rtl.h"
244 #include "basic-block.h"
245 #include "diagnostic.h"
246 #include "tree-flow.h"
247 #include "tree-dump.h"
248 #include "timevar.h"
249 #include "cfgloop.h"
250 #include "tree-chrec.h"
251 #include "tree-scalar-evolution.h"
252 #include "tree-pass.h"
253 #include "flags.h"
254
255 static tree analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *, tree, tree);
256 static tree resolve_mixers (struct loop *, tree);
257
258 /* The cached information about a ssa name VAR, claiming that inside LOOP,
259    the value of VAR can be expressed as CHREC.  */
260
261 struct scev_info_str
262 {
263   tree var;
264   tree chrec;
265 };
266
267 /* Counters for the scev database.  */
268 static unsigned nb_set_scev = 0;
269 static unsigned nb_get_scev = 0;
270
271 /* The following trees are unique elements.  Thus the comparison of
272    another element to these elements should be done on the pointer to
273    these trees, and not on their value.  */
274
275 /* The SSA_NAMEs that are not yet analyzed are qualified with NULL_TREE.  */
276 tree chrec_not_analyzed_yet;
277
278 /* Reserved to the cases where the analyzer has detected an
279    undecidable property at compile time.  */
280 tree chrec_dont_know;
281
282 /* When the analyzer has detected that a property will never
283    happen, then it qualifies it with chrec_known.  */
284 tree chrec_known;
285
286 static bitmap already_instantiated;
287
288 static htab_t scalar_evolution_info;
289
290 \f
291 /* Constructs a new SCEV_INFO_STR structure.  */
292
293 static inline struct scev_info_str *
294 new_scev_info_str (tree var)
295 {
296   struct scev_info_str *res;
297   
298   res = xmalloc (sizeof (struct scev_info_str));
299   res->var = var;
300   res->chrec = chrec_not_analyzed_yet;
301   
302   return res;
303 }
304
305 /* Computes a hash function for database element ELT.  */
306
307 static hashval_t
308 hash_scev_info (const void *elt)
309 {
310   return SSA_NAME_VERSION (((struct scev_info_str *) elt)->var);
311 }
312
313 /* Compares database elements E1 and E2.  */
314
315 static int
316 eq_scev_info (const void *e1, const void *e2)
317 {
318   const struct scev_info_str *elt1 = e1;
319   const struct scev_info_str *elt2 = e2;
320
321   return elt1->var == elt2->var;
322 }
323
324 /* Deletes database element E.  */
325
326 static void
327 del_scev_info (void *e)
328 {
329   free (e);
330 }
331
332 /* Get the index corresponding to VAR in the current LOOP.  If
333    it's the first time we ask for this VAR, then we return
334    chrec_not_analyzed_yet for this VAR and return its index.  */
335
336 static tree *
337 find_var_scev_info (tree var)
338 {
339   struct scev_info_str *res;
340   struct scev_info_str tmp;
341   PTR *slot;
342
343   tmp.var = var;
344   slot = htab_find_slot (scalar_evolution_info, &tmp, INSERT);
345
346   if (!*slot)
347     *slot = new_scev_info_str (var);
348   res = *slot;
349
350   return &res->chrec;
351 }
352
353 /* Tries to express CHREC in wider type TYPE.  */
354
355 tree
356 count_ev_in_wider_type (tree type, tree chrec)
357 {
358   tree base, step;
359   struct loop *loop;
360
361   if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
362     return fold_convert (type, chrec);
363
364   base = CHREC_LEFT (chrec);
365   step = CHREC_RIGHT (chrec);
366   loop = current_loops->parray[CHREC_VARIABLE (chrec)];
367
368   /* TODO -- if we knew the statement at that the conversion occurs,
369      we could pass it to can_count_iv_in_wider_type and get a better
370      result.  */
371   step = can_count_iv_in_wider_type (loop, type, base, step, NULL_TREE);
372   if (!step)
373     return fold_convert (type, chrec);
374   base = chrec_convert (type, base);
375
376   return build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec),
377                                  base, step);
378 }
379
380 /* Return true when CHREC contains symbolic names defined in
381    LOOP_NB.  */
382
383 bool 
384 chrec_contains_symbols_defined_in_loop (tree chrec, unsigned loop_nb)
385 {
386   if (chrec == NULL_TREE)
387     return false;
388
389   if (TREE_INVARIANT (chrec))
390     return false;
391
392   if (TREE_CODE (chrec) == VAR_DECL
393       || TREE_CODE (chrec) == PARM_DECL
394       || TREE_CODE (chrec) == FUNCTION_DECL
395       || TREE_CODE (chrec) == LABEL_DECL
396       || TREE_CODE (chrec) == RESULT_DECL
397       || TREE_CODE (chrec) == FIELD_DECL)
398     return true;
399
400   if (TREE_CODE (chrec) == SSA_NAME)
401     {
402       tree def = SSA_NAME_DEF_STMT (chrec);
403       struct loop *def_loop = loop_containing_stmt (def);
404       struct loop *loop = current_loops->parray[loop_nb];
405
406       if (def_loop == NULL)
407         return false;
408
409       if (loop == def_loop || flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
410         return true;
411
412       return false;
413     }
414
415   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
416     {
417     case 3:
418       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 2), 
419                                                   loop_nb))
420         return true;
421
422     case 2:
423       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 1), 
424                                                   loop_nb))
425         return true;
426
427     case 1:
428       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 0), 
429                                                   loop_nb))
430         return true;
431
432     default:
433       return false;
434     }
435 }
436
437 /* Return true when PHI is a loop-phi-node.  */
438
439 static bool
440 loop_phi_node_p (tree phi)
441 {
442   /* The implementation of this function is based on the following
443      property: "all the loop-phi-nodes of a loop are contained in the
444      loop's header basic block".  */
445
446   return loop_containing_stmt (phi)->header == bb_for_stmt (phi);
447 }
448
449 /* Compute the scalar evolution for EVOLUTION_FN after crossing LOOP.
450    In general, in the case of multivariate evolutions we want to get
451    the evolution in different loops.  LOOP specifies the level for
452    which to get the evolution.
453    
454    Example:
455    
456    | for (j = 0; j < 100; j++)
457    |   {
458    |     for (k = 0; k < 100; k++)
459    |       {
460    |         i = k + j;   - Here the value of i is a function of j, k. 
461    |       }
462    |      ... = i         - Here the value of i is a function of j. 
463    |   }
464    | ... = i              - Here the value of i is a scalar.  
465    
466    Example:  
467    
468    | i_0 = ...
469    | loop_1 10 times
470    |   i_1 = phi (i_0, i_2)
471    |   i_2 = i_1 + 2
472    | endloop
473     
474    This loop has the same effect as:
475    LOOP_1 has the same effect as:
476     
477    | i_1 = i_0 + 20
478    
479    The overall effect of the loop, "i_0 + 20" in the previous example, 
480    is obtained by passing in the parameters: LOOP = 1, 
481    EVOLUTION_FN = {i_0, +, 2}_1.
482 */
483  
484 static tree 
485 compute_overall_effect_of_inner_loop (struct loop *loop, tree evolution_fn)
486 {
487   bool val = false;
488
489   if (evolution_fn == chrec_dont_know)
490     return chrec_dont_know;
491
492   else if (TREE_CODE (evolution_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
493     {
494       if (CHREC_VARIABLE (evolution_fn) >= (unsigned) loop->num)
495         {
496           struct loop *inner_loop = 
497             current_loops->parray[CHREC_VARIABLE (evolution_fn)];
498           tree nb_iter = number_of_iterations_in_loop (inner_loop);
499
500           if (nb_iter == chrec_dont_know)
501             return chrec_dont_know;
502           else
503             {
504               tree res;
505
506               /* Number of iterations is off by one (the ssa name we
507                  analyze must be defined before the exit).  */
508               nb_iter = chrec_fold_minus (chrec_type (nb_iter),
509                                 nb_iter,
510                                 build_int_cst_type (chrec_type (nb_iter), 1));
511               
512               /* evolution_fn is the evolution function in LOOP.  Get
513                  its value in the nb_iter-th iteration.  */
514               res = chrec_apply (inner_loop->num, evolution_fn, nb_iter);
515               
516               /* Continue the computation until ending on a parent of LOOP.  */
517               return compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
518             }
519         }
520       else
521         return evolution_fn;
522      }
523   
524   /* If the evolution function is an invariant, there is nothing to do.  */
525   else if (no_evolution_in_loop_p (evolution_fn, loop->num, &val) && val)
526     return evolution_fn;
527   
528   else
529     return chrec_dont_know;
530 }
531
532 /* Determine whether the CHREC is always positive/negative.  If the expression
533    cannot be statically analyzed, return false, otherwise set the answer into
534    VALUE.  */
535
536 bool
537 chrec_is_positive (tree chrec, bool *value)
538 {
539   bool value0, value1;
540   bool value2;
541   tree end_value;
542   tree nb_iter;
543   
544   switch (TREE_CODE (chrec))
545     {
546     case POLYNOMIAL_CHREC:
547       if (!chrec_is_positive (CHREC_LEFT (chrec), &value0)
548           || !chrec_is_positive (CHREC_RIGHT (chrec), &value1))
549         return false;
550      
551       /* FIXME -- overflows.  */
552       if (value0 == value1)
553         {
554           *value = value0;
555           return true;
556         }
557
558       /* Otherwise the chrec is under the form: "{-197, +, 2}_1",
559          and the proof consists in showing that the sign never
560          changes during the execution of the loop, from 0 to
561          loop->nb_iterations.  */
562       if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
563         return false;
564
565       nb_iter = number_of_iterations_in_loop
566         (current_loops->parray[CHREC_VARIABLE (chrec)]);
567
568       if (chrec_contains_undetermined (nb_iter))
569         return false;
570
571       nb_iter = chrec_fold_minus 
572         (chrec_type (nb_iter), nb_iter,
573          build_int_cst (chrec_type (nb_iter), 1));
574
575 #if 0
576       /* TODO -- If the test is after the exit, we may decrease the number of
577          iterations by one.  */
578       if (after_exit)
579         nb_iter = chrec_fold_minus 
580                 (chrec_type (nb_iter), nb_iter,
581                  build_int_cst (chrec_type (nb_iter), 1));
582 #endif
583
584       end_value = chrec_apply (CHREC_VARIABLE (chrec), chrec, nb_iter);
585               
586       if (!chrec_is_positive (end_value, &value2))
587         return false;
588         
589       *value = value0;
590       return value0 == value1;
591       
592     case INTEGER_CST:
593       *value = (tree_int_cst_sgn (chrec) == 1);
594       return true;
595       
596     default:
597       return false;
598     }
599 }
600
601 /* Associate CHREC to SCALAR.  */
602
603 static void
604 set_scalar_evolution (tree scalar, tree chrec)
605 {
606   tree *scalar_info;
607  
608   if (TREE_CODE (scalar) != SSA_NAME)
609     return;
610
611   scalar_info = find_var_scev_info (scalar);
612   
613   if (dump_file)
614     {
615       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
616         {
617           fprintf (dump_file, "(set_scalar_evolution \n");
618           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
619           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
620           fprintf (dump_file, ")\n  (scalar_evolution = ");
621           print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
622           fprintf (dump_file, "))\n");
623         }
624       if (dump_flags & TDF_STATS)
625         nb_set_scev++;
626     }
627   
628   *scalar_info = chrec;
629 }
630
631 /* Retrieve the chrec associated to SCALAR in the LOOP.  */
632
633 static tree
634 get_scalar_evolution (tree scalar)
635 {
636   tree res;
637   
638   if (dump_file)
639     {
640       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
641         {
642           fprintf (dump_file, "(get_scalar_evolution \n");
643           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
644           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
645           fprintf (dump_file, ")\n");
646         }
647       if (dump_flags & TDF_STATS)
648         nb_get_scev++;
649     }
650   
651   switch (TREE_CODE (scalar))
652     {
653     case SSA_NAME:
654       res = *find_var_scev_info (scalar);
655       break;
656
657     case REAL_CST:
658     case INTEGER_CST:
659       res = scalar;
660       break;
661
662     default:
663       res = chrec_not_analyzed_yet;
664       break;
665     }
666   
667   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
668     {
669       fprintf (dump_file, "  (scalar_evolution = ");
670       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
671       fprintf (dump_file, "))\n");
672     }
673   
674   return res;
675 }
676
677 /* Helper function for add_to_evolution.  Returns the evolution
678    function for an assignment of the form "a = b + c", where "a" and
679    "b" are on the strongly connected component.  CHREC_BEFORE is the
680    information that we already have collected up to this point.
681    TO_ADD is the evolution of "c".  
682    
683    When CHREC_BEFORE has an evolution part in LOOP_NB, add to this
684    evolution the expression TO_ADD, otherwise construct an evolution
685    part for this loop.  */
686
687 static tree
688 add_to_evolution_1 (unsigned loop_nb, 
689                     tree chrec_before, 
690                     tree to_add)
691 {
692   switch (TREE_CODE (chrec_before))
693     {
694     case POLYNOMIAL_CHREC:
695       if (CHREC_VARIABLE (chrec_before) <= loop_nb)
696         {
697           unsigned var;
698           tree left, right;
699           tree type = chrec_type (chrec_before);
700           
701           /* When there is no evolution part in this loop, build it.  */
702           if (CHREC_VARIABLE (chrec_before) < loop_nb)
703             {
704               var = loop_nb;
705               left = chrec_before;
706               right = build_int_cst (type, 0);
707             }
708           else
709             {
710               var = CHREC_VARIABLE (chrec_before);
711               left = CHREC_LEFT (chrec_before);
712               right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
713             }
714
715           return build_polynomial_chrec 
716             (var, left, chrec_fold_plus (type, right, to_add));
717         }
718       else
719         /* Search the evolution in LOOP_NB.  */
720         return build_polynomial_chrec 
721           (CHREC_VARIABLE (chrec_before),
722            add_to_evolution_1 (loop_nb, CHREC_LEFT (chrec_before), to_add),
723            CHREC_RIGHT (chrec_before));
724       
725     default:
726       /* These nodes do not depend on a loop.  */
727       if (chrec_before == chrec_dont_know)
728         return chrec_dont_know;
729       return build_polynomial_chrec (loop_nb, chrec_before, to_add);
730     }
731 }
732
733 /* Add TO_ADD to the evolution part of CHREC_BEFORE in the dimension
734    of LOOP_NB.  
735    
736    Description (provided for completeness, for those who read code in
737    a plane, and for my poor 62 bytes brain that would have forgotten
738    all this in the next two or three months):
739    
740    The algorithm of translation of programs from the SSA representation
741    into the chrecs syntax is based on a pattern matching.  After having
742    reconstructed the overall tree expression for a loop, there are only
743    two cases that can arise:
744    
745    1. a = loop-phi (init, a + expr)
746    2. a = loop-phi (init, expr)
747    
748    where EXPR is either a scalar constant with respect to the analyzed
749    loop (this is a degree 0 polynomial), or an expression containing
750    other loop-phi definitions (these are higher degree polynomials).
751    
752    Examples:
753    
754    1. 
755    | init = ...
756    | loop_1
757    |   a = phi (init, a + 5)
758    | endloop
759    
760    2. 
761    | inita = ...
762    | initb = ...
763    | loop_1
764    |   a = phi (inita, 2 * b + 3)
765    |   b = phi (initb, b + 1)
766    | endloop
767    
768    For the first case, the semantics of the SSA representation is: 
769    
770    | a (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
771    
772    that is, there is a loop index "x" that determines the scalar value
773    of the variable during the loop execution.  During the first
774    iteration, the value is that of the initial condition INIT, while
775    during the subsequent iterations, it is the sum of the initial
776    condition with the sum of all the values of EXPR from the initial
777    iteration to the before last considered iteration.  
778    
779    For the second case, the semantics of the SSA program is:
780    
781    | a (x) = init, if x = 0;
782    |         expr (x - 1), otherwise.
783    
784    The second case corresponds to the PEELED_CHREC, whose syntax is
785    close to the syntax of a loop-phi-node: 
786    
787    | phi (init, expr)  vs.  (init, expr)_x
788    
789    The proof of the translation algorithm for the first case is a
790    proof by structural induction based on the degree of EXPR.  
791    
792    Degree 0:
793    When EXPR is a constant with respect to the analyzed loop, or in
794    other words when EXPR is a polynomial of degree 0, the evolution of
795    the variable A in the loop is an affine function with an initial
796    condition INIT, and a step EXPR.  In order to show this, we start
797    from the semantics of the SSA representation:
798    
799    f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
800    
801    and since "expr (j)" is a constant with respect to "j",
802    
803    f (x) = init + x * expr 
804    
805    Finally, based on the semantics of the pure sum chrecs, by
806    identification we get the corresponding chrecs syntax:
807    
808    f (x) = init * \binom{x}{0} + expr * \binom{x}{1} 
809    f (x) -> {init, +, expr}_x
810    
811    Higher degree:
812    Suppose that EXPR is a polynomial of degree N with respect to the
813    analyzed loop_x for which we have already determined that it is
814    written under the chrecs syntax:
815    
816    | expr (x)  ->  {b_0, +, b_1, +, ..., +, b_{n-1}} (x)
817    
818    We start from the semantics of the SSA program:
819    
820    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
821    |
822    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
823    |                (b_0 * \binom{j}{0} + ... + b_{n-1} * \binom{j}{n-1})
824    |
825    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
826    |                \sum_{k = 0}^{n - 1} (b_k * \binom{j}{k}) 
827    |
828    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
829    |                (b_k * \sum_{j = 0}^{x - 1} \binom{j}{k}) 
830    |
831    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
832    |                (b_k * \binom{x}{k + 1}) 
833    |
834    | f (x) = init + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
835    |              + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
836    |
837    | f (x) = init * \binom{x}{0} + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
838    |                             + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
839    |
840    
841    And finally from the definition of the chrecs syntax, we identify:
842    | f (x)  ->  {init, +, b_0, +, ..., +, b_{n-1}}_x 
843    
844    This shows the mechanism that stands behind the add_to_evolution
845    function.  An important point is that the use of symbolic
846    parameters avoids the need of an analysis schedule.
847    
848    Example:
849    
850    | inita = ...
851    | initb = ...
852    | loop_1 
853    |   a = phi (inita, a + 2 + b)
854    |   b = phi (initb, b + 1)
855    | endloop
856    
857    When analyzing "a", the algorithm keeps "b" symbolically:
858    
859    | a  ->  {inita, +, 2 + b}_1
860    
861    Then, after instantiation, the analyzer ends on the evolution:
862    
863    | a  ->  {inita, +, 2 + initb, +, 1}_1
864
865 */
866
867 static tree 
868 add_to_evolution (unsigned loop_nb, 
869                   tree chrec_before,
870                   enum tree_code code,
871                   tree to_add)
872 {
873   tree type = chrec_type (to_add);
874   tree res = NULL_TREE;
875   
876   if (to_add == NULL_TREE)
877     return chrec_before;
878   
879   /* TO_ADD is either a scalar, or a parameter.  TO_ADD is not
880      instantiated at this point.  */
881   if (TREE_CODE (to_add) == POLYNOMIAL_CHREC)
882     /* This should not happen.  */
883     return chrec_dont_know;
884   
885   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
886     {
887       fprintf (dump_file, "(add_to_evolution \n");
888       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop_nb);
889       fprintf (dump_file, "  (chrec_before = ");
890       print_generic_expr (dump_file, chrec_before, 0);
891       fprintf (dump_file, ")\n  (to_add = ");
892       print_generic_expr (dump_file, to_add, 0);
893       fprintf (dump_file, ")\n");
894     }
895
896   if (code == MINUS_EXPR)
897     to_add = chrec_fold_multiply (type, to_add, 
898                                   build_int_cst_type (type, -1));
899
900   res = add_to_evolution_1 (loop_nb, chrec_before, to_add);
901
902   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
903     {
904       fprintf (dump_file, "  (res = ");
905       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
906       fprintf (dump_file, "))\n");
907     }
908
909   return res;
910 }
911
912 /* Helper function.  */
913
914 static inline tree
915 set_nb_iterations_in_loop (struct loop *loop, 
916                            tree res)
917 {
918   res = chrec_fold_plus (chrec_type (res), res,
919                          build_int_cst_type (chrec_type (res), 1));
920
921   /* FIXME HWI: However we want to store one iteration less than the
922      count of the loop in order to be compatible with the other
923      nb_iter computations in loop-iv.  This also allows the
924      representation of nb_iters that are equal to MAX_INT.  */
925   if ((TREE_CODE (res) == INTEGER_CST && TREE_INT_CST_LOW (res) == 0)
926       || TREE_OVERFLOW (res))
927     res = chrec_dont_know;
928   
929   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
930     {
931       fprintf (dump_file, "  (set_nb_iterations_in_loop = ");
932       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
933       fprintf (dump_file, "))\n");
934     }
935   
936   loop->nb_iterations = res;
937   return res;
938 }
939
940 \f
941
942 /* This section selects the loops that will be good candidates for the
943    scalar evolution analysis.  For the moment, greedily select all the
944    loop nests we could analyze.  */
945
946 /* Return true when it is possible to analyze the condition expression
947    EXPR.  */
948
949 static bool
950 analyzable_condition (tree expr)
951 {
952   tree condition;
953   
954   if (TREE_CODE (expr) != COND_EXPR)
955     return false;
956   
957   condition = TREE_OPERAND (expr, 0);
958   
959   switch (TREE_CODE (condition))
960     {
961     case SSA_NAME:
962       /* Volatile expressions are not analyzable.  */
963       if (TREE_THIS_VOLATILE (SSA_NAME_VAR (condition)))
964         return false;
965       return true;
966       
967     case LT_EXPR:
968     case LE_EXPR:
969     case GT_EXPR:
970     case GE_EXPR:
971     case EQ_EXPR:
972     case NE_EXPR:
973       {
974         tree opnd0, opnd1;
975         
976         opnd0 = TREE_OPERAND (condition, 0);
977         opnd1 = TREE_OPERAND (condition, 1);
978         
979         if (TREE_CODE (opnd0) == SSA_NAME
980             && TREE_THIS_VOLATILE (SSA_NAME_VAR (opnd0)))
981           return false;
982         
983         if (TREE_CODE (opnd1) == SSA_NAME
984             && TREE_THIS_VOLATILE (SSA_NAME_VAR (opnd1)))
985           return false;
986         
987         return true;
988       }
989       
990     default:
991       return false;
992     }
993   
994   return false;
995 }
996
997 /* For a loop with a single exit edge, return the COND_EXPR that
998    guards the exit edge.  If the expression is too difficult to
999    analyze, then give up.  */
1000
1001 tree 
1002 get_loop_exit_condition (struct loop *loop)
1003 {
1004   tree res = NULL_TREE;
1005   edge exit_edge = loop->single_exit;
1006
1007   
1008   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1009     fprintf (dump_file, "(get_loop_exit_condition \n  ");
1010   
1011   if (exit_edge)
1012     {
1013       tree expr;
1014       
1015       expr = last_stmt (exit_edge->src);
1016       if (analyzable_condition (expr))
1017         res = expr;
1018     }
1019   
1020   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1021     {
1022       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
1023       fprintf (dump_file, ")\n");
1024     }
1025   
1026   return res;
1027 }
1028
1029 /* Recursively determine and enqueue the exit conditions for a loop.  */
1030
1031 static void 
1032 get_exit_conditions_rec (struct loop *loop, 
1033                          varray_type *exit_conditions)
1034 {
1035   if (!loop)
1036     return;
1037   
1038   /* Recurse on the inner loops, then on the next (sibling) loops.  */
1039   get_exit_conditions_rec (loop->inner, exit_conditions);
1040   get_exit_conditions_rec (loop->next, exit_conditions);
1041   
1042   if (loop->single_exit)
1043     {
1044       tree loop_condition = get_loop_exit_condition (loop);
1045       
1046       if (loop_condition)
1047         VARRAY_PUSH_TREE (*exit_conditions, loop_condition);
1048     }
1049 }
1050
1051 /* Select the candidate loop nests for the analysis.  This function
1052    initializes the EXIT_CONDITIONS array.  */
1053
1054 static void
1055 select_loops_exit_conditions (struct loops *loops, 
1056                               varray_type *exit_conditions)
1057 {
1058   struct loop *function_body = loops->parray[0];
1059   
1060   get_exit_conditions_rec (function_body->inner, exit_conditions);
1061 }
1062
1063 \f
1064 /* Depth first search algorithm.  */
1065
1066 static bool follow_ssa_edge (struct loop *loop, tree, tree, tree *);
1067
1068 /* Follow the ssa edge into the right hand side RHS of an assignment.
1069    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1070
1071 static bool
1072 follow_ssa_edge_in_rhs (struct loop *loop,
1073                         tree rhs, 
1074                         tree halting_phi, 
1075                         tree *evolution_of_loop)
1076 {
1077   bool res = false;
1078   tree rhs0, rhs1;
1079   tree type_rhs = TREE_TYPE (rhs);
1080   
1081   /* The RHS is one of the following cases:
1082      - an SSA_NAME, 
1083      - an INTEGER_CST,
1084      - a PLUS_EXPR, 
1085      - a MINUS_EXPR,
1086      - other cases are not yet handled. 
1087   */
1088   switch (TREE_CODE (rhs))
1089     {
1090     case NOP_EXPR:
1091       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1092       res = follow_ssa_edge_in_rhs (loop, TREE_OPERAND (rhs, 0), halting_phi, 
1093                                     evolution_of_loop);
1094       *evolution_of_loop = chrec_convert (TREE_TYPE (rhs), *evolution_of_loop);
1095       break;
1096
1097     case INTEGER_CST:
1098       /* This assignment is under the form "a_1 = 7".  */
1099       res = false;
1100       break;
1101       
1102     case SSA_NAME:
1103       /* This assignment is under the form: "a_1 = b_2".  */
1104       res = follow_ssa_edge 
1105         (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs), halting_phi, evolution_of_loop);
1106       break;
1107       
1108     case PLUS_EXPR:
1109       /* This case is under the form "rhs0 + rhs1".  */
1110       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1111       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1112       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1113       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1114
1115       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1116         {
1117           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1118             {
1119               /* Match an assignment under the form: 
1120                  "a = b + c".  */
1121               res = follow_ssa_edge 
1122                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1123                  evolution_of_loop);
1124               
1125               if (res)
1126                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1127                   (loop->num, 
1128                    chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop), 
1129                    PLUS_EXPR, rhs1);
1130               
1131               else
1132                 {
1133                   res = follow_ssa_edge 
1134                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1135                      evolution_of_loop);
1136                   
1137                   if (res)
1138                     *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1139                       (loop->num, 
1140                        chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop), 
1141                        PLUS_EXPR, rhs0);
1142                 }
1143             }
1144           
1145           else
1146             {
1147               /* Match an assignment under the form: 
1148                  "a = b + ...".  */
1149               res = follow_ssa_edge 
1150                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1151                  evolution_of_loop);
1152               if (res)
1153                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1154                   (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop), 
1155                    PLUS_EXPR, rhs1);
1156             }
1157         }
1158       
1159       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1160         {
1161           /* Match an assignment under the form: 
1162              "a = ... + c".  */
1163           res = follow_ssa_edge 
1164             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1165              evolution_of_loop);
1166           if (res)
1167             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1168               (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop), 
1169                PLUS_EXPR, rhs0);
1170         }
1171
1172       else
1173         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1174            "a = ... + ...".  */
1175         /* And there is nothing to do.  */
1176         res = false;
1177       
1178       break;
1179       
1180     case MINUS_EXPR:
1181       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 - rhs1".  */
1182       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1183       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1184       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1185       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1186
1187       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1188         {
1189           /* Match an assignment under the form: 
1190              "a = b - ...".  */
1191           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1192                                  evolution_of_loop);
1193           if (res)
1194             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1195                     (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop), 
1196                      MINUS_EXPR, rhs1);
1197         }
1198       else
1199         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1200            "a = ... - ...".  */
1201         /* And there is nothing to do.  */
1202         res = false;
1203       
1204       break;
1205     
1206     case MULT_EXPR:
1207       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 * rhs1".  */
1208       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1209       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1210       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1211       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1212
1213       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1214         {
1215           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1216             {
1217               /* Match an assignment under the form: 
1218                  "a = b * c".  */
1219               res = follow_ssa_edge 
1220                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1221                  evolution_of_loop);
1222               
1223               if (res)
1224                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1225               
1226               else
1227                 {
1228                   res = follow_ssa_edge 
1229                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1230                      evolution_of_loop);
1231                   
1232                   if (res)
1233                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1234                 }
1235             }
1236           
1237           else
1238             {
1239               /* Match an assignment under the form: 
1240                  "a = b * ...".  */
1241               res = follow_ssa_edge 
1242                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1243                  evolution_of_loop);
1244               if (res)
1245                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1246             }
1247         }
1248       
1249       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1250         {
1251           /* Match an assignment under the form: 
1252              "a = ... * c".  */
1253           res = follow_ssa_edge 
1254             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1255              evolution_of_loop);
1256           if (res)
1257             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1258         }
1259       
1260       else
1261         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1262            "a = ... * ...".  */
1263         /* And there is nothing to do.  */
1264         res = false;
1265       
1266       break;
1267
1268     default:
1269       res = false;
1270       break;
1271     }
1272   
1273   return res;
1274 }
1275
1276 /* Checks whether the I-th argument of a PHI comes from a backedge.  */
1277
1278 static bool
1279 backedge_phi_arg_p (tree phi, int i)
1280 {
1281   edge e = PHI_ARG_EDGE (phi, i);
1282
1283   /* We would in fact like to test EDGE_DFS_BACK here, but we do not care
1284      about updating it anywhere, and this should work as well most of the
1285      time.  */
1286   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1287     return true;
1288
1289   return false;
1290 }
1291
1292 /* Helper function for one branch of the condition-phi-node.  Return
1293    true if the strongly connected component has been found following
1294    this path.  */
1295
1296 static inline bool
1297 follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (int i,
1298                                          struct loop *loop, 
1299                                          tree condition_phi, 
1300                                          tree halting_phi,
1301                                          tree *evolution_of_branch,
1302                                          tree init_cond)
1303 {
1304   tree branch = PHI_ARG_DEF (condition_phi, i);
1305   *evolution_of_branch = chrec_dont_know;
1306
1307   /* Do not follow back edges (they must belong to an irreducible loop, which
1308      we really do not want to worry about).  */
1309   if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1310     return false;
1311
1312   if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1313     {
1314       *evolution_of_branch = init_cond;
1315       return follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (branch), halting_phi, 
1316                               evolution_of_branch);
1317     }
1318
1319   /* This case occurs when one of the condition branches sets 
1320      the variable to a constant: i.e. a phi-node like
1321      "a_2 = PHI <a_7(5), 2(6)>;".  
1322          
1323      FIXME:  This case have to be refined correctly: 
1324      in some cases it is possible to say something better than
1325      chrec_dont_know, for example using a wrap-around notation.  */
1326   return false;
1327 }
1328
1329 /* This function merges the branches of a condition-phi-node in a
1330    loop.  */
1331
1332 static bool
1333 follow_ssa_edge_in_condition_phi (struct loop *loop,
1334                                   tree condition_phi, 
1335                                   tree halting_phi, 
1336                                   tree *evolution_of_loop)
1337 {
1338   int i;
1339   tree init = *evolution_of_loop;
1340   tree evolution_of_branch;
1341
1342   if (!follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (0, loop, condition_phi,
1343                                                 halting_phi,
1344                                                 &evolution_of_branch,
1345                                                 init))
1346     return false;
1347   *evolution_of_loop = evolution_of_branch;
1348
1349   for (i = 1; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1350     {
1351       /* Quickly give up when the evolution of one of the branches is
1352          not known.  */
1353       if (*evolution_of_loop == chrec_dont_know)
1354         return true;
1355
1356       if (!follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (i, loop, condition_phi,
1357                                                     halting_phi,
1358                                                     &evolution_of_branch,
1359                                                     init))
1360         return false;
1361
1362       *evolution_of_loop = chrec_merge (*evolution_of_loop,
1363                                         evolution_of_branch);
1364     }
1365   
1366   return true;
1367 }
1368
1369 /* Follow an SSA edge in an inner loop.  It computes the overall
1370    effect of the loop, and following the symbolic initial conditions,
1371    it follows the edges in the parent loop.  The inner loop is
1372    considered as a single statement.  */
1373
1374 static bool
1375 follow_ssa_edge_inner_loop_phi (struct loop *outer_loop,
1376                                 tree loop_phi_node, 
1377                                 tree halting_phi,
1378                                 tree *evolution_of_loop)
1379 {
1380   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1381   tree ev = analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1382
1383   /* Sometimes, the inner loop is too difficult to analyze, and the
1384      result of the analysis is a symbolic parameter.  */
1385   if (ev == PHI_RESULT (loop_phi_node))
1386     {
1387       bool res = false;
1388       int i;
1389
1390       for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1391         {
1392           tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1393           basic_block bb;
1394
1395           /* Follow the edges that exit the inner loop.  */
1396           bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1397           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1398             res = res || follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, arg, halting_phi,
1399                                                  evolution_of_loop);
1400         }
1401
1402       /* If the path crosses this loop-phi, give up.  */
1403       if (res == true)
1404         *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1405
1406       return res;
1407     }
1408
1409   /* Otherwise, compute the overall effect of the inner loop.  */
1410   ev = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, ev);
1411   return follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, ev, halting_phi,
1412                                  evolution_of_loop);
1413 }
1414
1415 /* Follow an SSA edge from a loop-phi-node to itself, constructing a
1416    path that is analyzed on the return walk.  */
1417
1418 static bool
1419 follow_ssa_edge (struct loop *loop, 
1420                  tree def, 
1421                  tree halting_phi,
1422                  tree *evolution_of_loop)
1423 {
1424   struct loop *def_loop;
1425   
1426   if (TREE_CODE (def) == NOP_EXPR)
1427     return false;
1428   
1429   def_loop = loop_containing_stmt (def);
1430   
1431   switch (TREE_CODE (def))
1432     {
1433     case PHI_NODE:
1434       if (!loop_phi_node_p (def))
1435         /* DEF is a condition-phi-node.  Follow the branches, and
1436            record their evolutions.  Finally, merge the collected
1437            information and set the approximation to the main
1438            variable.  */
1439         return follow_ssa_edge_in_condition_phi 
1440           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop);
1441
1442       /* When the analyzed phi is the halting_phi, the
1443          depth-first search is over: we have found a path from
1444          the halting_phi to itself in the loop.  */
1445       if (def == halting_phi)
1446         return true;
1447           
1448       /* Otherwise, the evolution of the HALTING_PHI depends
1449          on the evolution of another loop-phi-node, i.e. the
1450          evolution function is a higher degree polynomial.  */
1451       if (def_loop == loop)
1452         return false;
1453           
1454       /* Inner loop.  */
1455       if (flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
1456         return follow_ssa_edge_inner_loop_phi 
1457           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop);
1458
1459       /* Outer loop.  */
1460       return false;
1461
1462     case MODIFY_EXPR:
1463       return follow_ssa_edge_in_rhs (loop,
1464                                      TREE_OPERAND (def, 1), 
1465                                      halting_phi, 
1466                                      evolution_of_loop);
1467       
1468     default:
1469       /* At this level of abstraction, the program is just a set
1470          of MODIFY_EXPRs and PHI_NODEs.  In principle there is no
1471          other node to be handled.  */
1472       return false;
1473     }
1474 }
1475
1476 \f
1477
1478 /* Given a LOOP_PHI_NODE, this function determines the evolution
1479    function from LOOP_PHI_NODE to LOOP_PHI_NODE in the loop.  */
1480
1481 static tree
1482 analyze_evolution_in_loop (tree loop_phi_node, 
1483                            tree init_cond)
1484 {
1485   int i;
1486   tree evolution_function = chrec_not_analyzed_yet;
1487   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1488   basic_block bb;
1489   
1490   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1491     {
1492       fprintf (dump_file, "(analyze_evolution_in_loop \n");
1493       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = ");
1494       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1495       fprintf (dump_file, ")\n");
1496     }
1497   
1498   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1499     {
1500       tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1501       tree ssa_chain, ev_fn;
1502       bool res;
1503
1504       /* Select the edges that enter the loop body.  */
1505       bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1506       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1507         continue;
1508       
1509       if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1510         {
1511           ssa_chain = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
1512
1513           /* Pass in the initial condition to the follow edge function.  */
1514           ev_fn = init_cond;
1515           res = follow_ssa_edge (loop, ssa_chain, loop_phi_node, &ev_fn);
1516         }
1517       else
1518         res = false;
1519               
1520       /* When it is impossible to go back on the same
1521          loop_phi_node by following the ssa edges, the
1522          evolution is represented by a peeled chrec, i.e. the
1523          first iteration, EV_FN has the value INIT_COND, then
1524          all the other iterations it has the value of ARG.  
1525          For the moment, PEELED_CHREC nodes are not built.  */
1526       if (!res)
1527         ev_fn = chrec_dont_know;
1528       
1529       /* When there are multiple back edges of the loop (which in fact never
1530          happens currently, but nevertheless), merge their evolutions.  */
1531       evolution_function = chrec_merge (evolution_function, ev_fn);
1532     }
1533   
1534   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1535     {
1536       fprintf (dump_file, "  (evolution_function = ");
1537       print_generic_expr (dump_file, evolution_function, 0);
1538       fprintf (dump_file, "))\n");
1539     }
1540   
1541   return evolution_function;
1542 }
1543
1544 /* Given a loop-phi-node, return the initial conditions of the
1545    variable on entry of the loop.  When the CCP has propagated
1546    constants into the loop-phi-node, the initial condition is
1547    instantiated, otherwise the initial condition is kept symbolic.
1548    This analyzer does not analyze the evolution outside the current
1549    loop, and leaves this task to the on-demand tree reconstructor.  */
1550
1551 static tree 
1552 analyze_initial_condition (tree loop_phi_node)
1553 {
1554   int i;
1555   tree init_cond = chrec_not_analyzed_yet;
1556   struct loop *loop = bb_for_stmt (loop_phi_node)->loop_father;
1557   
1558   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1559     {
1560       fprintf (dump_file, "(analyze_initial_condition \n");
1561       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = \n");
1562       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1563       fprintf (dump_file, ")\n");
1564     }
1565   
1566   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1567     {
1568       tree branch = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1569       basic_block bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1570       
1571       /* When the branch is oriented to the loop's body, it does
1572          not contribute to the initial condition.  */
1573       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1574         continue;
1575
1576       if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1577         {
1578           init_cond = branch;
1579           continue;
1580         }
1581
1582       if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1583         {
1584           init_cond = chrec_dont_know;
1585           break;
1586         }
1587
1588       init_cond = chrec_merge (init_cond, branch);
1589     }
1590
1591   /* Ooops -- a loop without an entry???  */
1592   if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1593     init_cond = chrec_dont_know;
1594
1595   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1596     {
1597       fprintf (dump_file, "  (init_cond = ");
1598       print_generic_expr (dump_file, init_cond, 0);
1599       fprintf (dump_file, "))\n");
1600     }
1601   
1602   return init_cond;
1603 }
1604
1605 /* Analyze the scalar evolution for LOOP_PHI_NODE.  */
1606
1607 static tree 
1608 interpret_loop_phi (struct loop *loop, tree loop_phi_node)
1609 {
1610   tree res;
1611   struct loop *phi_loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1612   tree init_cond;
1613   
1614   if (phi_loop != loop)
1615     {
1616       struct loop *subloop;
1617       tree evolution_fn = analyze_scalar_evolution
1618         (phi_loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1619
1620       /* Dive one level deeper.  */
1621       subloop = superloop_at_depth (phi_loop, loop->depth + 1);
1622
1623       /* Interpret the subloop.  */
1624       res = compute_overall_effect_of_inner_loop (subloop, evolution_fn);
1625       return res;
1626     }
1627
1628   /* Otherwise really interpret the loop phi.  */
1629   init_cond = analyze_initial_condition (loop_phi_node);
1630   res = analyze_evolution_in_loop (loop_phi_node, init_cond);
1631
1632   return res;
1633 }
1634
1635 /* This function merges the branches of a condition-phi-node,
1636    contained in the outermost loop, and whose arguments are already
1637    analyzed.  */
1638
1639 static tree
1640 interpret_condition_phi (struct loop *loop, tree condition_phi)
1641 {
1642   int i;
1643   tree res = chrec_not_analyzed_yet;
1644   
1645   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1646     {
1647       tree branch_chrec;
1648       
1649       if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1650         {
1651           res = chrec_dont_know;
1652           break;
1653         }
1654
1655       branch_chrec = analyze_scalar_evolution
1656         (loop, PHI_ARG_DEF (condition_phi, i));
1657       
1658       res = chrec_merge (res, branch_chrec);
1659     }
1660
1661   return res;
1662 }
1663
1664 /* Interpret the right hand side of a modify_expr OPND1.  If we didn't
1665    analyzed this node before, follow the definitions until ending
1666    either on an analyzed modify_expr, or on a loop-phi-node.  On the
1667    return path, this function propagates evolutions (ala constant copy
1668    propagation).  OPND1 is not a GIMPLE expression because we could
1669    analyze the effect of an inner loop: see interpret_loop_phi.  */
1670
1671 static tree
1672 interpret_rhs_modify_expr (struct loop *loop,
1673                            tree opnd1, tree type)
1674 {
1675   tree res, opnd10, opnd11, chrec10, chrec11;
1676   
1677   if (is_gimple_min_invariant (opnd1))
1678     return chrec_convert (type, opnd1);
1679   
1680   switch (TREE_CODE (opnd1))
1681     {
1682     case PLUS_EXPR:
1683       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1684       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1685       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1686       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1687       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10);
1688       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11);
1689       res = chrec_fold_plus (type, chrec10, chrec11);
1690       break;
1691       
1692     case MINUS_EXPR:
1693       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1694       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1695       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1696       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1697       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10);
1698       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11);
1699       res = chrec_fold_minus (type, chrec10, chrec11);
1700       break;
1701
1702     case NEGATE_EXPR:
1703       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1704       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1705       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10);
1706       res = chrec_fold_minus (type, build_int_cst (type, 0), chrec10);
1707       break;
1708
1709     case MULT_EXPR:
1710       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1711       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1712       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1713       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1714       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10);
1715       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11);
1716       res = chrec_fold_multiply (type, chrec10, chrec11);
1717       break;
1718       
1719     case SSA_NAME:
1720       res = chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, opnd1));
1721       break;
1722       
1723     case NOP_EXPR:
1724     case CONVERT_EXPR:
1725       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1726       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1727       res = chrec_convert (type, chrec10);
1728       break;
1729       
1730     default:
1731       res = chrec_dont_know;
1732       break;
1733     }
1734   
1735   return res;
1736 }
1737
1738 \f
1739
1740 /* This section contains all the entry points: 
1741    - number_of_iterations_in_loop,
1742    - analyze_scalar_evolution,
1743    - instantiate_parameters.
1744 */
1745
1746 /* Compute and return the evolution function in WRTO_LOOP, the nearest
1747    common ancestor of DEF_LOOP and USE_LOOP.  */
1748
1749 static tree 
1750 compute_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, 
1751                                   struct loop *def_loop, 
1752                                   tree ev)
1753 {
1754   tree res;
1755   if (def_loop == wrto_loop)
1756     return ev;
1757
1758   def_loop = superloop_at_depth (def_loop, wrto_loop->depth + 1);
1759   res = compute_overall_effect_of_inner_loop (def_loop, ev);
1760
1761   return analyze_scalar_evolution_1 (wrto_loop, res, chrec_not_analyzed_yet);
1762 }
1763
1764 /* Helper recursive function.  */
1765
1766 static tree
1767 analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *loop, tree var, tree res)
1768 {
1769   tree def, type = TREE_TYPE (var);
1770   basic_block bb;
1771   struct loop *def_loop;
1772
1773   if (loop == NULL)
1774     return chrec_dont_know;
1775
1776   if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1777     return interpret_rhs_modify_expr (loop, var, type);
1778
1779   def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1780   bb = bb_for_stmt (def);
1781   def_loop = bb ? bb->loop_father : NULL;
1782
1783   if (bb == NULL
1784       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1785     {
1786       /* Keep the symbolic form.  */
1787       res = var;
1788       goto set_and_end;
1789     }
1790
1791   if (res != chrec_not_analyzed_yet)
1792     {
1793       if (loop != bb->loop_father)
1794         res = compute_scalar_evolution_in_loop 
1795             (find_common_loop (loop, bb->loop_father), bb->loop_father, res);
1796
1797       goto set_and_end;
1798     }
1799
1800   if (loop != def_loop)
1801     {
1802       res = analyze_scalar_evolution_1 (def_loop, var, chrec_not_analyzed_yet);
1803       res = compute_scalar_evolution_in_loop (loop, def_loop, res);
1804
1805       goto set_and_end;
1806     }
1807
1808   switch (TREE_CODE (def))
1809     {
1810     case MODIFY_EXPR:
1811       res = interpret_rhs_modify_expr (loop, TREE_OPERAND (def, 1), type);
1812       break;
1813
1814     case PHI_NODE:
1815       if (loop_phi_node_p (def))
1816         res = interpret_loop_phi (loop, def);
1817       else
1818         res = interpret_condition_phi (loop, def);
1819       break;
1820
1821     default:
1822       res = chrec_dont_know;
1823       break;
1824     }
1825
1826  set_and_end:
1827
1828   /* Keep the symbolic form.  */
1829   if (res == chrec_dont_know)
1830     res = var;
1831
1832   if (loop == def_loop)
1833     set_scalar_evolution (var, res);
1834
1835   return res;
1836 }
1837
1838 /* Entry point for the scalar evolution analyzer.
1839    Analyzes and returns the scalar evolution of the ssa_name VAR.
1840    LOOP_NB is the identifier number of the loop in which the variable
1841    is used.
1842    
1843    Example of use: having a pointer VAR to a SSA_NAME node, STMT a
1844    pointer to the statement that uses this variable, in order to
1845    determine the evolution function of the variable, use the following
1846    calls:
1847    
1848    unsigned loop_nb = loop_containing_stmt (stmt)->num;
1849    tree chrec_with_symbols = analyze_scalar_evolution (loop_nb, var);
1850    tree chrec_instantiated = instantiate_parameters 
1851    (loop_nb, chrec_with_symbols);
1852 */
1853
1854 tree 
1855 analyze_scalar_evolution (struct loop *loop, tree var)
1856 {
1857   tree res;
1858
1859   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1860     {
1861       fprintf (dump_file, "(analyze_scalar_evolution \n");
1862       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
1863       fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
1864       print_generic_expr (dump_file, var, 0);
1865       fprintf (dump_file, ")\n");
1866     }
1867
1868   res = analyze_scalar_evolution_1 (loop, var, get_scalar_evolution (var));
1869
1870   if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME && res == chrec_dont_know)
1871     res = var;
1872
1873   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1874     fprintf (dump_file, ")\n");
1875
1876   return res;
1877 }
1878
1879 /* Analyze scalar evolution of use of VERSION in USE_LOOP with respect to
1880    WRTO_LOOP (which should be a superloop of both USE_LOOP and definition
1881    of VERSION).  */
1882
1883 static tree
1884 analyze_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop,
1885                                   tree version)
1886 {
1887   bool val = false;
1888   tree ev = version;
1889
1890   while (1)
1891     {
1892       ev = analyze_scalar_evolution (use_loop, ev);
1893       ev = resolve_mixers (use_loop, ev);
1894
1895       if (use_loop == wrto_loop)
1896         return ev;
1897
1898       /* If the value of the use changes in the inner loop, we cannot express
1899          its value in the outer loop (we might try to return interval chrec,
1900          but we do not have a user for it anyway)  */
1901       if (!no_evolution_in_loop_p (ev, use_loop->num, &val)
1902           || !val)
1903         return chrec_dont_know;
1904
1905       use_loop = use_loop->outer;
1906     }
1907 }
1908
1909 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a symbolic form,
1910    with respect to LOOP.  CHREC is the chrec to instantiate.  If
1911    ALLOW_SUPERLOOP_CHRECS is true, replacing loop invariants with
1912    outer loop chrecs is done.  */
1913
1914 static tree
1915 instantiate_parameters_1 (struct loop *loop, tree chrec,
1916                           bool allow_superloop_chrecs)
1917 {
1918   tree res, op0, op1, op2;
1919   basic_block def_bb;
1920   struct loop *def_loop;
1921   
1922   if (chrec == NULL_TREE
1923       || automatically_generated_chrec_p (chrec))
1924     return chrec;
1925  
1926   if (is_gimple_min_invariant (chrec))
1927     return chrec;
1928
1929   switch (TREE_CODE (chrec))
1930     {
1931     case SSA_NAME:
1932       def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
1933
1934       /* A parameter (or loop invariant and we do not want to include
1935          evolutions in outer loops), nothing to do.  */
1936       if (!def_bb
1937           || (!allow_superloop_chrecs
1938               && !flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb)))
1939         return chrec;
1940
1941       /* Don't instantiate the SSA_NAME if it is in a mixer
1942          structure.  This is used for avoiding the instantiation of
1943          recursively defined functions, such as: 
1944
1945          | a_2 -> {0, +, 1, +, a_2}_1  */
1946            
1947       if (bitmap_bit_p (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec)))
1948         {
1949           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1950             {
1951               /* We may keep the loop invariant in symbolic form.  */
1952               return chrec;
1953             }
1954           else
1955             {
1956               /* Something with unknown behavior in LOOP.  */
1957               return chrec_dont_know;
1958             }
1959         }
1960
1961       def_loop = find_common_loop (loop, def_bb->loop_father);
1962
1963       /* If the analysis yields a parametric chrec, instantiate the
1964          result again.  Avoid the cyclic instantiation in mixers.  */
1965       bitmap_set_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
1966       res = analyze_scalar_evolution (def_loop, chrec);
1967       res = instantiate_parameters_1 (loop, res, allow_superloop_chrecs);
1968       bitmap_clear_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
1969       return res;
1970
1971     case POLYNOMIAL_CHREC:
1972       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, CHREC_LEFT (chrec),
1973                                       allow_superloop_chrecs);
1974       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, CHREC_RIGHT (chrec),
1975                                       allow_superloop_chrecs);
1976       return build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec), op0, op1);
1977
1978     case PLUS_EXPR:
1979       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
1980                                       allow_superloop_chrecs);
1981       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
1982                                       allow_superloop_chrecs);
1983       return chrec_fold_plus (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
1984
1985     case MINUS_EXPR:
1986       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
1987                                       allow_superloop_chrecs);
1988       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
1989                                       allow_superloop_chrecs);
1990       return chrec_fold_minus (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
1991
1992     case MULT_EXPR:
1993       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
1994                                       allow_superloop_chrecs);
1995       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
1996                                       allow_superloop_chrecs);
1997       return chrec_fold_multiply (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
1998
1999     case NOP_EXPR:
2000     case CONVERT_EXPR:
2001     case NON_LVALUE_EXPR:
2002       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2003                                       allow_superloop_chrecs);
2004       if (op0 == chrec_dont_know)
2005         return chrec_dont_know;
2006
2007       return chrec_convert (TREE_TYPE (chrec), op0);
2008
2009     case SCEV_NOT_KNOWN:
2010       return chrec_dont_know;
2011
2012     case SCEV_KNOWN:
2013       return chrec_known;
2014                                      
2015     default:
2016       break;
2017     }
2018
2019   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
2020     {
2021     case 3:
2022       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2023                                       allow_superloop_chrecs);
2024       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2025                                       allow_superloop_chrecs);
2026       op2 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 2),
2027                                       allow_superloop_chrecs);
2028       if (op0 == chrec_dont_know
2029           || op1 == chrec_dont_know
2030           || op2 == chrec_dont_know)
2031         return chrec_dont_know;
2032       return fold (build (TREE_CODE (chrec),
2033                           TREE_TYPE (chrec), op0, op1, op2));
2034
2035     case 2:
2036       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2037                                       allow_superloop_chrecs);
2038       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2039                                       allow_superloop_chrecs);
2040       if (op0 == chrec_dont_know
2041           || op1 == chrec_dont_know)
2042         return chrec_dont_know;
2043       return fold (build (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0, op1));
2044             
2045     case 1:
2046       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2047                                       allow_superloop_chrecs);
2048       if (op0 == chrec_dont_know)
2049         return chrec_dont_know;
2050       return fold (build1 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0));
2051
2052     case 0:
2053       return chrec;
2054
2055     default:
2056       break;
2057     }
2058
2059   /* Too complicated to handle.  */
2060   return chrec_dont_know;
2061 }
2062
2063 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a
2064    symbolic form.  LOOP is the loop in which symbolic names have to
2065    be analyzed and instantiated.  */
2066
2067 tree
2068 instantiate_parameters (struct loop *loop,
2069                         tree chrec)
2070 {
2071   tree res;
2072
2073   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2074     {
2075       fprintf (dump_file, "(instantiate_parameters \n");
2076       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
2077       fprintf (dump_file, "  (chrec = ");
2078       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2079       fprintf (dump_file, ")\n");
2080     }
2081  
2082   res = instantiate_parameters_1 (loop, chrec, true);
2083
2084   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2085     {
2086       fprintf (dump_file, "  (res = ");
2087       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2088       fprintf (dump_file, "))\n");
2089     }
2090   
2091   return res;
2092 }
2093
2094 /* Similar to instantiate_parameters, but does not introduce the
2095    evolutions in outer loops for LOOP invariants in CHREC.  */
2096
2097 static tree
2098 resolve_mixers (struct loop *loop, tree chrec)
2099 {
2100   return instantiate_parameters_1 (loop, chrec, false);
2101 }
2102
2103 /* Entry point for the analysis of the number of iterations pass.  
2104    This function tries to safely approximate the number of iterations
2105    the loop will run.  When this property is not decidable at compile
2106    time, the result is chrec_dont_know.  Otherwise the result is
2107    a scalar or a symbolic parameter.
2108    
2109    Example of analysis: suppose that the loop has an exit condition:
2110    
2111    "if (b > 49) goto end_loop;"
2112    
2113    and that in a previous analysis we have determined that the
2114    variable 'b' has an evolution function:
2115    
2116    "EF = {23, +, 5}_2".  
2117    
2118    When we evaluate the function at the point 5, i.e. the value of the
2119    variable 'b' after 5 iterations in the loop, we have EF (5) = 48,
2120    and EF (6) = 53.  In this case the value of 'b' on exit is '53' and
2121    the loop body has been executed 6 times.  */
2122
2123 tree 
2124 number_of_iterations_in_loop (struct loop *loop)
2125 {
2126   tree res, type;
2127   edge exit;
2128   struct tree_niter_desc niter_desc;
2129
2130   /* Determine whether the number_of_iterations_in_loop has already
2131      been computed.  */
2132   res = loop->nb_iterations;
2133   if (res)
2134     return res;
2135   res = chrec_dont_know;
2136
2137   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2138     fprintf (dump_file, "(number_of_iterations_in_loop\n");
2139   
2140   exit = loop->single_exit;
2141   if (!exit)
2142     goto end;
2143
2144   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, &niter_desc))
2145     goto end;
2146
2147   type = TREE_TYPE (niter_desc.niter);
2148   if (integer_nonzerop (niter_desc.may_be_zero))
2149     res = build_int_cst (type, 0);
2150   else if (integer_zerop (niter_desc.may_be_zero))
2151     res = niter_desc.niter;
2152   else
2153     res = chrec_dont_know;
2154
2155 end:
2156   return set_nb_iterations_in_loop (loop, res);
2157 }
2158
2159 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2160    This function computes the number of iterations for all the loops
2161    from the EXIT_CONDITIONS array.  */
2162
2163 static void 
2164 number_of_iterations_for_all_loops (varray_type exit_conditions)
2165 {
2166   unsigned int i;
2167   unsigned nb_chrec_dont_know_loops = 0;
2168   unsigned nb_static_loops = 0;
2169   
2170   for (i = 0; i < VARRAY_ACTIVE_SIZE (exit_conditions); i++)
2171     {
2172       tree res = number_of_iterations_in_loop 
2173         (loop_containing_stmt (VARRAY_TREE (exit_conditions, i)));
2174       if (chrec_contains_undetermined (res))
2175         nb_chrec_dont_know_loops++;
2176       else
2177         nb_static_loops++;
2178     }
2179   
2180   if (dump_file)
2181     {
2182       fprintf (dump_file, "\n(\n");
2183       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2184       fprintf (dump_file, "%d\tnb_chrec_dont_know_loops\n", nb_chrec_dont_know_loops);
2185       fprintf (dump_file, "%d\tnb_static_loops\n", nb_static_loops);
2186       fprintf (dump_file, "%d\tnb_total_loops\n", current_loops->num);
2187       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2188       fprintf (dump_file, ")\n\n");
2189       
2190       print_loop_ir (dump_file);
2191     }
2192 }
2193
2194 \f
2195
2196 /* Counters for the stats.  */
2197
2198 struct chrec_stats 
2199 {
2200   unsigned nb_chrecs;
2201   unsigned nb_affine;
2202   unsigned nb_affine_multivar;
2203   unsigned nb_higher_poly;
2204   unsigned nb_chrec_dont_know;
2205   unsigned nb_undetermined;
2206 };
2207
2208 /* Reset the counters.  */
2209
2210 static inline void
2211 reset_chrecs_counters (struct chrec_stats *stats)
2212 {
2213   stats->nb_chrecs = 0;
2214   stats->nb_affine = 0;
2215   stats->nb_affine_multivar = 0;
2216   stats->nb_higher_poly = 0;
2217   stats->nb_chrec_dont_know = 0;
2218   stats->nb_undetermined = 0;
2219 }
2220
2221 /* Dump the contents of a CHREC_STATS structure.  */
2222
2223 static void
2224 dump_chrecs_stats (FILE *file, struct chrec_stats *stats)
2225 {
2226   fprintf (file, "\n(\n");
2227   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2228   fprintf (file, "%d\taffine univariate chrecs\n", stats->nb_affine);
2229   fprintf (file, "%d\taffine multivariate chrecs\n", stats->nb_affine_multivar);
2230   fprintf (file, "%d\tdegree greater than 2 polynomials\n", 
2231            stats->nb_higher_poly);
2232   fprintf (file, "%d\tchrec_dont_know chrecs\n", stats->nb_chrec_dont_know);
2233   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2234   fprintf (file, "%d\ttotal chrecs\n", stats->nb_chrecs);
2235   fprintf (file, "%d\twith undetermined coefficients\n", 
2236            stats->nb_undetermined);
2237   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2238   fprintf (file, "%d\tchrecs in the scev database\n", 
2239            (int) htab_elements (scalar_evolution_info));
2240   fprintf (file, "%d\tsets in the scev database\n", nb_set_scev);
2241   fprintf (file, "%d\tgets in the scev database\n", nb_get_scev);
2242   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2243   fprintf (file, ")\n\n");
2244 }
2245
2246 /* Gather statistics about CHREC.  */
2247
2248 static void
2249 gather_chrec_stats (tree chrec, struct chrec_stats *stats)
2250 {
2251   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2252     {
2253       fprintf (dump_file, "(classify_chrec ");
2254       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2255       fprintf (dump_file, "\n");
2256     }
2257   
2258   stats->nb_chrecs++;
2259   
2260   if (chrec == NULL_TREE)
2261     {
2262       stats->nb_undetermined++;
2263       return;
2264     }
2265   
2266   switch (TREE_CODE (chrec))
2267     {
2268     case POLYNOMIAL_CHREC:
2269       if (evolution_function_is_affine_p (chrec))
2270         {
2271           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2272             fprintf (dump_file, "  affine_univariate\n");
2273           stats->nb_affine++;
2274         }
2275       else if (evolution_function_is_affine_multivariate_p (chrec))
2276         {
2277           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2278             fprintf (dump_file, "  affine_multivariate\n");
2279           stats->nb_affine_multivar++;
2280         }
2281       else
2282         {
2283           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2284             fprintf (dump_file, "  higher_degree_polynomial\n");
2285           stats->nb_higher_poly++;
2286         }
2287       
2288       break;
2289
2290     default:
2291       break;
2292     }
2293   
2294   if (chrec_contains_undetermined (chrec))
2295     {
2296       if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2297         fprintf (dump_file, "  undetermined\n");
2298       stats->nb_undetermined++;
2299     }
2300   
2301   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2302     fprintf (dump_file, ")\n");
2303 }
2304
2305 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2306    This function analyzes the scalar evolution of all the scalars
2307    defined as loop phi nodes in one of the loops from the
2308    EXIT_CONDITIONS array.  
2309    
2310    TODO Optimization: A loop is in canonical form if it contains only
2311    a single scalar loop phi node.  All the other scalars that have an
2312    evolution in the loop are rewritten in function of this single
2313    index.  This allows the parallelization of the loop.  */
2314
2315 static void 
2316 analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (varray_type exit_conditions)
2317 {
2318   unsigned int i;
2319   struct chrec_stats stats;
2320   
2321   reset_chrecs_counters (&stats);
2322   
2323   for (i = 0; i < VARRAY_ACTIVE_SIZE (exit_conditions); i++)
2324     {
2325       struct loop *loop;
2326       basic_block bb;
2327       tree phi, chrec;
2328       
2329       loop = loop_containing_stmt (VARRAY_TREE (exit_conditions, i));
2330       bb = loop->header;
2331       
2332       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2333         if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
2334           {
2335             chrec = instantiate_parameters 
2336               (loop, 
2337                analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
2338             
2339             if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2340               gather_chrec_stats (chrec, &stats);
2341           }
2342     }
2343   
2344   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2345     dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2346 }
2347
2348 /* Callback for htab_traverse, gathers information on chrecs in the
2349    hashtable.  */
2350
2351 static int
2352 gather_stats_on_scev_database_1 (void **slot, void *stats)
2353 {
2354   struct scev_info_str *entry = *slot;
2355
2356   gather_chrec_stats (entry->chrec, stats);
2357
2358   return 1;
2359 }
2360
2361 /* Classify the chrecs of the whole database.  */
2362
2363 void 
2364 gather_stats_on_scev_database (void)
2365 {
2366   struct chrec_stats stats;
2367   
2368   if (!dump_file)
2369     return;
2370   
2371   reset_chrecs_counters (&stats);
2372  
2373   htab_traverse (scalar_evolution_info, gather_stats_on_scev_database_1,
2374                  &stats);
2375
2376   dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2377 }
2378
2379 \f
2380
2381 /* Initializer.  */
2382
2383 static void
2384 initialize_scalar_evolutions_analyzer (void)
2385 {
2386   /* The elements below are unique.  */
2387   if (chrec_dont_know == NULL_TREE)
2388     {
2389       chrec_not_analyzed_yet = NULL_TREE;
2390       chrec_dont_know = make_node (SCEV_NOT_KNOWN);
2391       chrec_known = make_node (SCEV_KNOWN);
2392       TREE_TYPE (chrec_dont_know) = NULL_TREE;
2393       TREE_TYPE (chrec_known) = NULL_TREE;
2394     }
2395 }
2396
2397 /* Initialize the analysis of scalar evolutions for LOOPS.  */
2398
2399 void
2400 scev_initialize (struct loops *loops)
2401 {
2402   unsigned i;
2403   current_loops = loops;
2404
2405   scalar_evolution_info = htab_create (100, hash_scev_info,
2406                                        eq_scev_info, del_scev_info);
2407   already_instantiated = BITMAP_XMALLOC ();
2408   
2409   initialize_scalar_evolutions_analyzer ();
2410
2411   for (i = 1; i < loops->num; i++)
2412     if (loops->parray[i])
2413       loops->parray[i]->nb_iterations = NULL_TREE;
2414 }
2415
2416 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis.  */
2417
2418 void
2419 scev_reset (void)
2420 {
2421   unsigned i;
2422   struct loop *loop;
2423
2424   if (!scalar_evolution_info || !current_loops)
2425     return;
2426
2427   htab_empty (scalar_evolution_info);
2428   for (i = 1; i < current_loops->num; i++)
2429     {
2430       loop = current_loops->parray[i];
2431       if (loop)
2432         loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2433     }
2434 }
2435
2436 /* Checks whether OP behaves as a simple affine iv of LOOP in STMT and returns
2437    its BASE and STEP if possible.  */
2438
2439 bool
2440 simple_iv (struct loop *loop, tree stmt, tree op, tree *base, tree *step)
2441 {
2442   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
2443   tree type, ev;
2444
2445   *base = NULL_TREE;
2446   *step = NULL_TREE;
2447
2448   type = TREE_TYPE (op);
2449   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2450       && TREE_CODE (type) != POINTER_TYPE)
2451     return false;
2452
2453   ev = analyze_scalar_evolution_in_loop (loop, bb->loop_father, op);
2454   if (chrec_contains_undetermined (ev))
2455     return false;
2456
2457   if (tree_does_not_contain_chrecs (ev)
2458       && !chrec_contains_symbols_defined_in_loop (ev, loop->num))
2459     {
2460       *base = ev;
2461       return true;
2462     }
2463
2464   if (TREE_CODE (ev) != POLYNOMIAL_CHREC
2465       || CHREC_VARIABLE (ev) != (unsigned) loop->num)
2466     return false;
2467
2468   *step = CHREC_RIGHT (ev);
2469   if (TREE_CODE (*step) != INTEGER_CST)
2470     return false;
2471   *base = CHREC_LEFT (ev);
2472   if (tree_contains_chrecs (*base)
2473       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (*base, loop->num))
2474     return false;
2475
2476   return true;
2477 }
2478
2479 /* Runs the analysis of scalar evolutions.  */
2480
2481 void
2482 scev_analysis (void)
2483 {
2484   varray_type exit_conditions;
2485   
2486   VARRAY_GENERIC_PTR_INIT (exit_conditions, 37, "exit_conditions");
2487   select_loops_exit_conditions (current_loops, &exit_conditions);
2488
2489   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2490     analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (exit_conditions);
2491   
2492   number_of_iterations_for_all_loops (exit_conditions);
2493   VARRAY_CLEAR (exit_conditions);
2494 }
2495
2496 /* Finalize the scalar evolution analysis.  */
2497
2498 void
2499 scev_finalize (void)
2500 {
2501   htab_delete (scalar_evolution_info);
2502   BITMAP_XFREE (already_instantiated);
2503 }
2504