OSDN Git Service

* config/rs6000/rs6000.c (build_opaque_vector_type): Set
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-scalar-evolution.c
1 /* Scalar evolution detector.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 Free Software
3    Foundation, Inc.
4    Contributed by Sebastian Pop <s.pop@laposte.net>
5
6 This file is part of GCC.
7
8 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
9 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
10 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
11 version.
12
13 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
14 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
15 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
16 for more details.
17
18 You should have received a copy of the GNU General Public License
19 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
20 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
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 GIMPLE_MODIFY_STMT: 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 (loop_1, {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 2a: 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 2b: Multivariate chains of recurrences.
159
160    | loop_1
161    |   k = phi (0, k + 1)
162    |   loop_2  4 times
163    |     j = phi (0, j + 1)
164    |     loop_3 4 times
165    |       i = phi (0, i + 1)
166    |       A[j + k] = ...
167    |     endloop
168    |   endloop
169    | endloop
170
171    Analyzing the access function of array A with
172    instantiate_parameters (loop_1, "j + k"), we obtain the
173    instantiation and the analysis of the scalar variables "j" and "k"
174    in loop_1.  This leads to the scalar evolution {4, +, 1}_1: the end
175    value of loop_2 for "j" is 4, and the evolution of "k" in loop_1 is
176    {0, +, 1}_1.  To obtain the evolution function in loop_3 and
177    instantiate the scalar variables up to loop_1, one has to use:
178    instantiate_scev (loop_1, loop_3, "j + k").  The result of this
179    call is {{0, +, 1}_1, +, 1}_2.
180
181    Example 3: Higher degree polynomials.
182      
183    | loop_1
184    |   a = phi (2, b)
185    |   c = phi (5, d)
186    |   b = a + 1
187    |   d = c + a
188    | endloop
189      
190    a -> {2, +, 1}_1
191    b -> {3, +, 1}_1
192    c -> {5, +, a}_1
193    d -> {5 + a, +, a}_1
194      
195    instantiate_parameters (loop_1, {5, +, a}_1) -> {5, +, 2, +, 1}_1
196    instantiate_parameters (loop_1, {5 + a, +, a}_1) -> {7, +, 3, +, 1}_1
197      
198    Example 4: Lucas, Fibonacci, or mixers in general.
199      
200    | loop_1
201    |   a = phi (1, b)
202    |   c = phi (3, d)
203    |   b = c
204    |   d = c + a
205    | endloop
206      
207    a -> (1, c)_1
208    c -> {3, +, a}_1
209      
210    The syntax "(1, c)_1" stands for a PEELED_CHREC that has the
211    following semantics: during the first iteration of the loop_1, the
212    variable contains the value 1, and then it contains the value "c".
213    Note that this syntax is close to the syntax of the loop-phi-node:
214    "a -> (1, c)_1" vs. "a = phi (1, c)".
215      
216    The symbolic chrec representation contains all the semantics of the
217    original code.  What is more difficult is to use this information.
218      
219    Example 5: Flip-flops, or exchangers.
220      
221    | loop_1
222    |   a = phi (1, b)
223    |   c = phi (3, d)
224    |   b = c
225    |   d = a
226    | endloop
227      
228    a -> (1, c)_1
229    c -> (3, a)_1
230      
231    Based on these symbolic chrecs, it is possible to refine this
232    information into the more precise PERIODIC_CHRECs: 
233      
234    a -> |1, 3|_1
235    c -> |3, 1|_1
236      
237    This transformation is not yet implemented.
238      
239    Further readings:
240    
241    You can find a more detailed description of the algorithm in:
242    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.pdf
243    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.ps.gz.  But note that
244    this is a preliminary report and some of the details of the
245    algorithm have changed.  I'm working on a research report that
246    updates the description of the algorithms to reflect the design
247    choices used in this implementation.
248      
249    A set of slides show a high level overview of the algorithm and run
250    an example through the scalar evolution analyzer:
251    http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/mar04/slides.pdf
252
253    The slides that I have presented at the GCC Summit'04 are available
254    at: http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/20040604/gccsummit-lno-spop.pdf
255 */
256
257 #include "config.h"
258 #include "system.h"
259 #include "coretypes.h"
260 #include "tm.h"
261 #include "ggc.h"
262 #include "tree.h"
263 #include "real.h"
264
265 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
266 #include "rtl.h"
267 #include "basic-block.h"
268 #include "diagnostic.h"
269 #include "tree-flow.h"
270 #include "tree-dump.h"
271 #include "timevar.h"
272 #include "cfgloop.h"
273 #include "tree-chrec.h"
274 #include "tree-scalar-evolution.h"
275 #include "tree-pass.h"
276 #include "flags.h"
277 #include "params.h"
278
279 static tree analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *, tree, tree);
280
281 /* The cached information about a ssa name VAR, claiming that inside LOOP,
282    the value of VAR can be expressed as CHREC.  */
283
284 struct scev_info_str GTY(())
285 {
286   tree var;
287   tree chrec;
288 };
289
290 /* Counters for the scev database.  */
291 static unsigned nb_set_scev = 0;
292 static unsigned nb_get_scev = 0;
293
294 /* The following trees are unique elements.  Thus the comparison of
295    another element to these elements should be done on the pointer to
296    these trees, and not on their value.  */
297
298 /* The SSA_NAMEs that are not yet analyzed are qualified with NULL_TREE.  */
299 tree chrec_not_analyzed_yet;
300
301 /* Reserved to the cases where the analyzer has detected an
302    undecidable property at compile time.  */
303 tree chrec_dont_know;
304
305 /* When the analyzer has detected that a property will never
306    happen, then it qualifies it with chrec_known.  */
307 tree chrec_known;
308
309 static bitmap already_instantiated;
310
311 static GTY ((param_is (struct scev_info_str))) htab_t scalar_evolution_info;
312
313 \f
314 /* Constructs a new SCEV_INFO_STR structure.  */
315
316 static inline struct scev_info_str *
317 new_scev_info_str (tree var)
318 {
319   struct scev_info_str *res;
320   
321   res = GGC_NEW (struct scev_info_str);
322   res->var = var;
323   res->chrec = chrec_not_analyzed_yet;
324   
325   return res;
326 }
327
328 /* Computes a hash function for database element ELT.  */
329
330 static hashval_t
331 hash_scev_info (const void *elt)
332 {
333   return SSA_NAME_VERSION (((const struct scev_info_str *) elt)->var);
334 }
335
336 /* Compares database elements E1 and E2.  */
337
338 static int
339 eq_scev_info (const void *e1, const void *e2)
340 {
341   const struct scev_info_str *elt1 = (const struct scev_info_str *) e1;
342   const struct scev_info_str *elt2 = (const struct scev_info_str *) e2;
343
344   return elt1->var == elt2->var;
345 }
346
347 /* Deletes database element E.  */
348
349 static void
350 del_scev_info (void *e)
351 {
352   ggc_free (e);
353 }
354
355 /* Get the index corresponding to VAR in the current LOOP.  If
356    it's the first time we ask for this VAR, then we return
357    chrec_not_analyzed_yet for this VAR and return its index.  */
358
359 static tree *
360 find_var_scev_info (tree var)
361 {
362   struct scev_info_str *res;
363   struct scev_info_str tmp;
364   PTR *slot;
365
366   tmp.var = var;
367   slot = htab_find_slot (scalar_evolution_info, &tmp, INSERT);
368
369   if (!*slot)
370     *slot = new_scev_info_str (var);
371   res = (struct scev_info_str *) *slot;
372
373   return &res->chrec;
374 }
375
376 /* Return true when CHREC contains symbolic names defined in
377    LOOP_NB.  */
378
379 bool 
380 chrec_contains_symbols_defined_in_loop (const_tree chrec, unsigned loop_nb)
381 {
382   int i, n;
383
384   if (chrec == NULL_TREE)
385     return false;
386
387   if (is_gimple_min_invariant (chrec))
388     return false;
389
390   if (TREE_CODE (chrec) == VAR_DECL
391       || TREE_CODE (chrec) == PARM_DECL
392       || TREE_CODE (chrec) == FUNCTION_DECL
393       || TREE_CODE (chrec) == LABEL_DECL
394       || TREE_CODE (chrec) == RESULT_DECL
395       || TREE_CODE (chrec) == FIELD_DECL)
396     return true;
397
398   if (TREE_CODE (chrec) == SSA_NAME)
399     {
400       tree def = SSA_NAME_DEF_STMT (chrec);
401       struct loop *def_loop = loop_containing_stmt (def);
402       struct loop *loop = get_loop (loop_nb);
403
404       if (def_loop == NULL)
405         return false;
406
407       if (loop == def_loop || flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
408         return true;
409
410       return false;
411     }
412
413   n = TREE_OPERAND_LENGTH (chrec);
414   for (i = 0; i < n; i++)
415     if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, i), 
416                                                 loop_nb))
417       return true;
418   return false;
419 }
420
421 /* Return true when PHI is a loop-phi-node.  */
422
423 static bool
424 loop_phi_node_p (tree phi)
425 {
426   /* The implementation of this function is based on the following
427      property: "all the loop-phi-nodes of a loop are contained in the
428      loop's header basic block".  */
429
430   return loop_containing_stmt (phi)->header == bb_for_stmt (phi);
431 }
432
433 /* Compute the scalar evolution for EVOLUTION_FN after crossing LOOP.
434    In general, in the case of multivariate evolutions we want to get
435    the evolution in different loops.  LOOP specifies the level for
436    which to get the evolution.
437    
438    Example:
439    
440    | for (j = 0; j < 100; j++)
441    |   {
442    |     for (k = 0; k < 100; k++)
443    |       {
444    |         i = k + j;   - Here the value of i is a function of j, k. 
445    |       }
446    |      ... = i         - Here the value of i is a function of j. 
447    |   }
448    | ... = i              - Here the value of i is a scalar.  
449    
450    Example:  
451    
452    | i_0 = ...
453    | loop_1 10 times
454    |   i_1 = phi (i_0, i_2)
455    |   i_2 = i_1 + 2
456    | endloop
457     
458    This loop has the same effect as:
459    LOOP_1 has the same effect as:
460     
461    | i_1 = i_0 + 20
462    
463    The overall effect of the loop, "i_0 + 20" in the previous example, 
464    is obtained by passing in the parameters: LOOP = 1, 
465    EVOLUTION_FN = {i_0, +, 2}_1.
466 */
467  
468 static tree 
469 compute_overall_effect_of_inner_loop (struct loop *loop, tree evolution_fn)
470 {
471   bool val = false;
472
473   if (evolution_fn == chrec_dont_know)
474     return chrec_dont_know;
475
476   else if (TREE_CODE (evolution_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
477     {
478       struct loop *inner_loop = get_chrec_loop (evolution_fn);
479
480       if (inner_loop == loop
481           || flow_loop_nested_p (loop, inner_loop))
482         {
483           tree nb_iter = number_of_latch_executions (inner_loop);
484
485           if (nb_iter == chrec_dont_know)
486             return chrec_dont_know;
487           else
488             {
489               tree res;
490
491               /* evolution_fn is the evolution function in LOOP.  Get
492                  its value in the nb_iter-th iteration.  */
493               res = chrec_apply (inner_loop->num, evolution_fn, nb_iter);
494               
495               /* Continue the computation until ending on a parent of LOOP.  */
496               return compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
497             }
498         }
499       else
500         return evolution_fn;
501      }
502   
503   /* If the evolution function is an invariant, there is nothing to do.  */
504   else if (no_evolution_in_loop_p (evolution_fn, loop->num, &val) && val)
505     return evolution_fn;
506   
507   else
508     return chrec_dont_know;
509 }
510
511 /* Determine whether the CHREC is always positive/negative.  If the expression
512    cannot be statically analyzed, return false, otherwise set the answer into
513    VALUE.  */
514
515 bool
516 chrec_is_positive (tree chrec, bool *value)
517 {
518   bool value0, value1, value2;
519   tree end_value, nb_iter;
520   
521   switch (TREE_CODE (chrec))
522     {
523     case POLYNOMIAL_CHREC:
524       if (!chrec_is_positive (CHREC_LEFT (chrec), &value0)
525           || !chrec_is_positive (CHREC_RIGHT (chrec), &value1))
526         return false;
527      
528       /* FIXME -- overflows.  */
529       if (value0 == value1)
530         {
531           *value = value0;
532           return true;
533         }
534
535       /* Otherwise the chrec is under the form: "{-197, +, 2}_1",
536          and the proof consists in showing that the sign never
537          changes during the execution of the loop, from 0 to
538          loop->nb_iterations.  */
539       if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
540         return false;
541
542       nb_iter = number_of_latch_executions (get_chrec_loop (chrec));
543       if (chrec_contains_undetermined (nb_iter))
544         return false;
545
546 #if 0
547       /* TODO -- If the test is after the exit, we may decrease the number of
548          iterations by one.  */
549       if (after_exit)
550         nb_iter = chrec_fold_minus (type, nb_iter, build_int_cst (type, 1));
551 #endif
552
553       end_value = chrec_apply (CHREC_VARIABLE (chrec), chrec, nb_iter);
554               
555       if (!chrec_is_positive (end_value, &value2))
556         return false;
557         
558       *value = value0;
559       return value0 == value1;
560       
561     case INTEGER_CST:
562       *value = (tree_int_cst_sgn (chrec) == 1);
563       return true;
564       
565     default:
566       return false;
567     }
568 }
569
570 /* Associate CHREC to SCALAR.  */
571
572 static void
573 set_scalar_evolution (tree scalar, tree chrec)
574 {
575   tree *scalar_info;
576  
577   if (TREE_CODE (scalar) != SSA_NAME)
578     return;
579
580   scalar_info = find_var_scev_info (scalar);
581   
582   if (dump_file)
583     {
584       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
585         {
586           fprintf (dump_file, "(set_scalar_evolution \n");
587           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
588           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
589           fprintf (dump_file, ")\n  (scalar_evolution = ");
590           print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
591           fprintf (dump_file, "))\n");
592         }
593       if (dump_flags & TDF_STATS)
594         nb_set_scev++;
595     }
596   
597   *scalar_info = chrec;
598 }
599
600 /* Retrieve the chrec associated to SCALAR in the LOOP.  */
601
602 static tree
603 get_scalar_evolution (tree scalar)
604 {
605   tree res;
606   
607   if (dump_file)
608     {
609       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
610         {
611           fprintf (dump_file, "(get_scalar_evolution \n");
612           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
613           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
614           fprintf (dump_file, ")\n");
615         }
616       if (dump_flags & TDF_STATS)
617         nb_get_scev++;
618     }
619   
620   switch (TREE_CODE (scalar))
621     {
622     case SSA_NAME:
623       res = *find_var_scev_info (scalar);
624       break;
625
626     case REAL_CST:
627     case FIXED_CST:
628     case INTEGER_CST:
629       res = scalar;
630       break;
631
632     default:
633       res = chrec_not_analyzed_yet;
634       break;
635     }
636   
637   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
638     {
639       fprintf (dump_file, "  (scalar_evolution = ");
640       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
641       fprintf (dump_file, "))\n");
642     }
643   
644   return res;
645 }
646
647 /* Helper function for add_to_evolution.  Returns the evolution
648    function for an assignment of the form "a = b + c", where "a" and
649    "b" are on the strongly connected component.  CHREC_BEFORE is the
650    information that we already have collected up to this point.
651    TO_ADD is the evolution of "c".  
652    
653    When CHREC_BEFORE has an evolution part in LOOP_NB, add to this
654    evolution the expression TO_ADD, otherwise construct an evolution
655    part for this loop.  */
656
657 static tree
658 add_to_evolution_1 (unsigned loop_nb, tree chrec_before, tree to_add,
659                     tree at_stmt)
660 {
661   tree type, left, right;
662   struct loop *loop = get_loop (loop_nb), *chloop;
663
664   switch (TREE_CODE (chrec_before))
665     {
666     case POLYNOMIAL_CHREC:
667       chloop = get_chrec_loop (chrec_before);
668       if (chloop == loop
669           || flow_loop_nested_p (chloop, loop))
670         {
671           unsigned var;
672
673           type = chrec_type (chrec_before);
674           
675           /* When there is no evolution part in this loop, build it.  */
676           if (chloop != loop)
677             {
678               var = loop_nb;
679               left = chrec_before;
680               right = SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
681                 ? build_real (type, dconst0)
682                 : build_int_cst (type, 0);
683             }
684           else
685             {
686               var = CHREC_VARIABLE (chrec_before);
687               left = CHREC_LEFT (chrec_before);
688               right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
689             }
690
691           to_add = chrec_convert (type, to_add, at_stmt);
692           right = chrec_convert_rhs (type, right, at_stmt);
693           right = chrec_fold_plus (chrec_type (right), right, to_add);
694           return build_polynomial_chrec (var, left, right);
695         }
696       else
697         {
698           gcc_assert (flow_loop_nested_p (loop, chloop));
699
700           /* Search the evolution in LOOP_NB.  */
701           left = add_to_evolution_1 (loop_nb, CHREC_LEFT (chrec_before),
702                                      to_add, at_stmt);
703           right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
704           right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), right, at_stmt);
705           return build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec_before),
706                                          left, right);
707         }
708       
709     default:
710       /* These nodes do not depend on a loop.  */
711       if (chrec_before == chrec_dont_know)
712         return chrec_dont_know;
713
714       left = chrec_before;
715       right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), to_add, at_stmt);
716       return build_polynomial_chrec (loop_nb, left, right);
717     }
718 }
719
720 /* Add TO_ADD to the evolution part of CHREC_BEFORE in the dimension
721    of LOOP_NB.  
722    
723    Description (provided for completeness, for those who read code in
724    a plane, and for my poor 62 bytes brain that would have forgotten
725    all this in the next two or three months):
726    
727    The algorithm of translation of programs from the SSA representation
728    into the chrecs syntax is based on a pattern matching.  After having
729    reconstructed the overall tree expression for a loop, there are only
730    two cases that can arise:
731    
732    1. a = loop-phi (init, a + expr)
733    2. a = loop-phi (init, expr)
734    
735    where EXPR is either a scalar constant with respect to the analyzed
736    loop (this is a degree 0 polynomial), or an expression containing
737    other loop-phi definitions (these are higher degree polynomials).
738    
739    Examples:
740    
741    1. 
742    | init = ...
743    | loop_1
744    |   a = phi (init, a + 5)
745    | endloop
746    
747    2. 
748    | inita = ...
749    | initb = ...
750    | loop_1
751    |   a = phi (inita, 2 * b + 3)
752    |   b = phi (initb, b + 1)
753    | endloop
754    
755    For the first case, the semantics of the SSA representation is: 
756    
757    | a (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
758    
759    that is, there is a loop index "x" that determines the scalar value
760    of the variable during the loop execution.  During the first
761    iteration, the value is that of the initial condition INIT, while
762    during the subsequent iterations, it is the sum of the initial
763    condition with the sum of all the values of EXPR from the initial
764    iteration to the before last considered iteration.  
765    
766    For the second case, the semantics of the SSA program is:
767    
768    | a (x) = init, if x = 0;
769    |         expr (x - 1), otherwise.
770    
771    The second case corresponds to the PEELED_CHREC, whose syntax is
772    close to the syntax of a loop-phi-node: 
773    
774    | phi (init, expr)  vs.  (init, expr)_x
775    
776    The proof of the translation algorithm for the first case is a
777    proof by structural induction based on the degree of EXPR.  
778    
779    Degree 0:
780    When EXPR is a constant with respect to the analyzed loop, or in
781    other words when EXPR is a polynomial of degree 0, the evolution of
782    the variable A in the loop is an affine function with an initial
783    condition INIT, and a step EXPR.  In order to show this, we start
784    from the semantics of the SSA representation:
785    
786    f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
787    
788    and since "expr (j)" is a constant with respect to "j",
789    
790    f (x) = init + x * expr 
791    
792    Finally, based on the semantics of the pure sum chrecs, by
793    identification we get the corresponding chrecs syntax:
794    
795    f (x) = init * \binom{x}{0} + expr * \binom{x}{1} 
796    f (x) -> {init, +, expr}_x
797    
798    Higher degree:
799    Suppose that EXPR is a polynomial of degree N with respect to the
800    analyzed loop_x for which we have already determined that it is
801    written under the chrecs syntax:
802    
803    | expr (x)  ->  {b_0, +, b_1, +, ..., +, b_{n-1}} (x)
804    
805    We start from the semantics of the SSA program:
806    
807    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
808    |
809    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
810    |                (b_0 * \binom{j}{0} + ... + b_{n-1} * \binom{j}{n-1})
811    |
812    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
813    |                \sum_{k = 0}^{n - 1} (b_k * \binom{j}{k}) 
814    |
815    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
816    |                (b_k * \sum_{j = 0}^{x - 1} \binom{j}{k}) 
817    |
818    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
819    |                (b_k * \binom{x}{k + 1}) 
820    |
821    | f (x) = init + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
822    |              + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
823    |
824    | f (x) = init * \binom{x}{0} + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
825    |                             + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
826    |
827    
828    And finally from the definition of the chrecs syntax, we identify:
829    | f (x)  ->  {init, +, b_0, +, ..., +, b_{n-1}}_x 
830    
831    This shows the mechanism that stands behind the add_to_evolution
832    function.  An important point is that the use of symbolic
833    parameters avoids the need of an analysis schedule.
834    
835    Example:
836    
837    | inita = ...
838    | initb = ...
839    | loop_1 
840    |   a = phi (inita, a + 2 + b)
841    |   b = phi (initb, b + 1)
842    | endloop
843    
844    When analyzing "a", the algorithm keeps "b" symbolically:
845    
846    | a  ->  {inita, +, 2 + b}_1
847    
848    Then, after instantiation, the analyzer ends on the evolution:
849    
850    | a  ->  {inita, +, 2 + initb, +, 1}_1
851
852 */
853
854 static tree 
855 add_to_evolution (unsigned loop_nb, tree chrec_before, enum tree_code code,
856                   tree to_add, tree at_stmt)
857 {
858   tree type = chrec_type (to_add);
859   tree res = NULL_TREE;
860   
861   if (to_add == NULL_TREE)
862     return chrec_before;
863   
864   /* TO_ADD is either a scalar, or a parameter.  TO_ADD is not
865      instantiated at this point.  */
866   if (TREE_CODE (to_add) == POLYNOMIAL_CHREC)
867     /* This should not happen.  */
868     return chrec_dont_know;
869   
870   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
871     {
872       fprintf (dump_file, "(add_to_evolution \n");
873       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop_nb);
874       fprintf (dump_file, "  (chrec_before = ");
875       print_generic_expr (dump_file, chrec_before, 0);
876       fprintf (dump_file, ")\n  (to_add = ");
877       print_generic_expr (dump_file, to_add, 0);
878       fprintf (dump_file, ")\n");
879     }
880
881   if (code == MINUS_EXPR)
882     to_add = chrec_fold_multiply (type, to_add, SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
883                                   ? build_real (type, dconstm1)
884                                   : build_int_cst_type (type, -1));
885
886   res = add_to_evolution_1 (loop_nb, chrec_before, to_add, at_stmt);
887
888   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
889     {
890       fprintf (dump_file, "  (res = ");
891       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
892       fprintf (dump_file, "))\n");
893     }
894
895   return res;
896 }
897
898 /* Helper function.  */
899
900 static inline tree
901 set_nb_iterations_in_loop (struct loop *loop, 
902                            tree res)
903 {
904   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
905     {
906       fprintf (dump_file, "  (set_nb_iterations_in_loop = ");
907       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
908       fprintf (dump_file, "))\n");
909     }
910   
911   loop->nb_iterations = res;
912   return res;
913 }
914
915 \f
916
917 /* This section selects the loops that will be good candidates for the
918    scalar evolution analysis.  For the moment, greedily select all the
919    loop nests we could analyze.  */
920
921 /* Return true when it is possible to analyze the condition expression
922    EXPR.  */
923
924 static bool
925 analyzable_condition (const_tree expr)
926 {
927   tree condition;
928   
929   if (TREE_CODE (expr) != COND_EXPR)
930     return false;
931   
932   condition = TREE_OPERAND (expr, 0);
933   
934   switch (TREE_CODE (condition))
935     {
936     case SSA_NAME:
937       return true;
938       
939     case LT_EXPR:
940     case LE_EXPR:
941     case GT_EXPR:
942     case GE_EXPR:
943     case EQ_EXPR:
944     case NE_EXPR:
945       return true;
946       
947     default:
948       return false;
949     }
950   
951   return false;
952 }
953
954 /* For a loop with a single exit edge, return the COND_EXPR that
955    guards the exit edge.  If the expression is too difficult to
956    analyze, then give up.  */
957
958 tree 
959 get_loop_exit_condition (const struct loop *loop)
960 {
961   tree res = NULL_TREE;
962   edge exit_edge = single_exit (loop);
963   
964   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
965     fprintf (dump_file, "(get_loop_exit_condition \n  ");
966   
967   if (exit_edge)
968     {
969       tree expr;
970       
971       expr = last_stmt (exit_edge->src);
972       if (analyzable_condition (expr))
973         res = expr;
974     }
975   
976   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
977     {
978       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
979       fprintf (dump_file, ")\n");
980     }
981   
982   return res;
983 }
984
985 /* Recursively determine and enqueue the exit conditions for a loop.  */
986
987 static void 
988 get_exit_conditions_rec (struct loop *loop, 
989                          VEC(tree,heap) **exit_conditions)
990 {
991   if (!loop)
992     return;
993   
994   /* Recurse on the inner loops, then on the next (sibling) loops.  */
995   get_exit_conditions_rec (loop->inner, exit_conditions);
996   get_exit_conditions_rec (loop->next, exit_conditions);
997   
998   if (single_exit (loop))
999     {
1000       tree loop_condition = get_loop_exit_condition (loop);
1001       
1002       if (loop_condition)
1003         VEC_safe_push (tree, heap, *exit_conditions, loop_condition);
1004     }
1005 }
1006
1007 /* Select the candidate loop nests for the analysis.  This function
1008    initializes the EXIT_CONDITIONS array.  */
1009
1010 static void
1011 select_loops_exit_conditions (VEC(tree,heap) **exit_conditions)
1012 {
1013   struct loop *function_body = current_loops->tree_root;
1014   
1015   get_exit_conditions_rec (function_body->inner, exit_conditions);
1016 }
1017
1018 \f
1019 /* Depth first search algorithm.  */
1020
1021 typedef enum t_bool {
1022   t_false,
1023   t_true,
1024   t_dont_know
1025 } t_bool;
1026
1027
1028 static t_bool follow_ssa_edge (struct loop *loop, tree, tree, tree *, int);
1029
1030 /* Follow the ssa edge into the right hand side RHS of an assignment.
1031    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1032
1033 static t_bool
1034 follow_ssa_edge_in_rhs (struct loop *loop, tree at_stmt, tree rhs, 
1035                         tree halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1036 {
1037   t_bool res = t_false;
1038   tree rhs0, rhs1;
1039   tree type_rhs = TREE_TYPE (rhs);
1040   tree evol;
1041   enum tree_code code;
1042   
1043   /* The RHS is one of the following cases:
1044      - an SSA_NAME, 
1045      - an INTEGER_CST,
1046      - a PLUS_EXPR, 
1047      - a POINTER_PLUS_EXPR, 
1048      - a MINUS_EXPR,
1049      - an ASSERT_EXPR,
1050      - other cases are not yet handled.  */
1051   code = TREE_CODE (rhs);
1052   switch (code)
1053     {
1054     case NOP_EXPR:
1055       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1056       res = follow_ssa_edge_in_rhs (loop, at_stmt, TREE_OPERAND (rhs, 0),
1057                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1058       *evolution_of_loop = chrec_convert (TREE_TYPE (rhs),
1059                                           *evolution_of_loop, at_stmt);
1060       break;
1061
1062     case INTEGER_CST:
1063       /* This assignment is under the form "a_1 = 7".  */
1064       res = t_false;
1065       break;
1066       
1067     case SSA_NAME:
1068       /* This assignment is under the form: "a_1 = b_2".  */
1069       res = follow_ssa_edge 
1070         (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs), halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1071       break;
1072       
1073     case POINTER_PLUS_EXPR:
1074     case PLUS_EXPR:
1075       /* This case is under the form "rhs0 + rhs1".  */
1076       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1077       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1078       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1079       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1080
1081       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1082         {
1083           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1084             {
1085               /* Match an assignment under the form: 
1086                  "a = b + c".  */
1087       
1088               /* We want only assignments of form "name + name" contribute to
1089                  LIMIT, as the other cases do not necessarily contribute to
1090                  the complexity of the expression.  */
1091               limit++;
1092
1093               evol = *evolution_of_loop;
1094               res = follow_ssa_edge 
1095                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1096                  &evol, limit);
1097               
1098               if (res == t_true)
1099                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1100                   (loop->num, 
1101                    chrec_convert (type_rhs, evol, at_stmt), 
1102                    code, rhs1, at_stmt);
1103               
1104               else if (res == t_false)
1105                 {
1106                   res = follow_ssa_edge 
1107                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1108                      evolution_of_loop, limit);
1109                   
1110                   if (res == t_true)
1111                     *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1112                       (loop->num, 
1113                        chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop, at_stmt), 
1114                        code, rhs0, at_stmt);
1115
1116                   else if (res == t_dont_know)
1117                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1118                 }
1119
1120               else if (res == t_dont_know)
1121                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1122             }
1123           
1124           else
1125             {
1126               /* Match an assignment under the form: 
1127                  "a = b + ...".  */
1128               res = follow_ssa_edge 
1129                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1130                  evolution_of_loop, limit);
1131               if (res == t_true)
1132                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1133                   (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop,
1134                                              at_stmt),
1135                    code, rhs1, at_stmt);
1136
1137               else if (res == t_dont_know)
1138                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1139             }
1140         }
1141       
1142       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1143         {
1144           /* Match an assignment under the form: 
1145              "a = ... + c".  */
1146           res = follow_ssa_edge 
1147             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1148              evolution_of_loop, limit);
1149           if (res == t_true)
1150             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1151               (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop,
1152                                          at_stmt),
1153                code, rhs0, at_stmt);
1154
1155           else if (res == t_dont_know)
1156             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1157         }
1158
1159       else
1160         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1161            "a = ... + ...".  */
1162         /* And there is nothing to do.  */
1163         res = t_false;
1164       
1165       break;
1166       
1167     case MINUS_EXPR:
1168       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 - rhs1".  */
1169       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1170       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1171       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1172       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1173
1174       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1175         {
1176           /* Match an assignment under the form: 
1177              "a = b - ...".  */
1178
1179           /* We want only assignments of form "name - name" contribute to
1180              LIMIT, as the other cases do not necessarily contribute to
1181              the complexity of the expression.  */
1182           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1183             limit++;
1184
1185           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1186                                  evolution_of_loop, limit);
1187           if (res == t_true)
1188             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1189               (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop, at_stmt),
1190                MINUS_EXPR, rhs1, at_stmt);
1191
1192           else if (res == t_dont_know)
1193             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1194         }
1195       else
1196         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1197            "a = ... - ...".  */
1198         /* And there is nothing to do.  */
1199         res = t_false;
1200       
1201       break;
1202     
1203     case ASSERT_EXPR:
1204       {
1205         /* This assignment is of the form: "a_1 = ASSERT_EXPR <a_2, ...>"
1206            It must be handled as a copy assignment of the form a_1 = a_2.  */
1207         tree op0 = ASSERT_EXPR_VAR (rhs);
1208         if (TREE_CODE (op0) == SSA_NAME)
1209           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (op0),
1210                                  halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1211         else
1212           res = t_false;
1213         break;
1214       }
1215
1216
1217     default:
1218       res = t_false;
1219       break;
1220     }
1221   
1222   return res;
1223 }
1224
1225 /* Checks whether the I-th argument of a PHI comes from a backedge.  */
1226
1227 static bool
1228 backedge_phi_arg_p (const_tree phi, int i)
1229 {
1230   const_edge e = PHI_ARG_EDGE (phi, i);
1231
1232   /* We would in fact like to test EDGE_DFS_BACK here, but we do not care
1233      about updating it anywhere, and this should work as well most of the
1234      time.  */
1235   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1236     return true;
1237
1238   return false;
1239 }
1240
1241 /* Helper function for one branch of the condition-phi-node.  Return
1242    true if the strongly connected component has been found following
1243    this path.  */
1244
1245 static inline t_bool
1246 follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (int i,
1247                                          struct loop *loop, 
1248                                          tree condition_phi, 
1249                                          tree halting_phi,
1250                                          tree *evolution_of_branch,
1251                                          tree init_cond, int limit)
1252 {
1253   tree branch = PHI_ARG_DEF (condition_phi, i);
1254   *evolution_of_branch = chrec_dont_know;
1255
1256   /* Do not follow back edges (they must belong to an irreducible loop, which
1257      we really do not want to worry about).  */
1258   if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1259     return t_false;
1260
1261   if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1262     {
1263       *evolution_of_branch = init_cond;
1264       return follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (branch), halting_phi, 
1265                               evolution_of_branch, limit);
1266     }
1267
1268   /* This case occurs when one of the condition branches sets 
1269      the variable to a constant: i.e. a phi-node like
1270      "a_2 = PHI <a_7(5), 2(6)>;".  
1271          
1272      FIXME:  This case have to be refined correctly: 
1273      in some cases it is possible to say something better than
1274      chrec_dont_know, for example using a wrap-around notation.  */
1275   return t_false;
1276 }
1277
1278 /* This function merges the branches of a condition-phi-node in a
1279    loop.  */
1280
1281 static t_bool
1282 follow_ssa_edge_in_condition_phi (struct loop *loop,
1283                                   tree condition_phi, 
1284                                   tree halting_phi, 
1285                                   tree *evolution_of_loop, int limit)
1286 {
1287   int i;
1288   tree init = *evolution_of_loop;
1289   tree evolution_of_branch;
1290   t_bool res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (0, loop, condition_phi,
1291                                                         halting_phi,
1292                                                         &evolution_of_branch,
1293                                                         init, limit);
1294   if (res == t_false || res == t_dont_know)
1295     return res;
1296
1297   *evolution_of_loop = evolution_of_branch;
1298
1299   /* If the phi node is just a copy, do not increase the limit.  */
1300   if (PHI_NUM_ARGS (condition_phi) > 1)
1301     limit++;
1302
1303   for (i = 1; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1304     {
1305       /* Quickly give up when the evolution of one of the branches is
1306          not known.  */
1307       if (*evolution_of_loop == chrec_dont_know)
1308         return t_true;
1309
1310       res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (i, loop, condition_phi,
1311                                                      halting_phi,
1312                                                      &evolution_of_branch,
1313                                                      init, limit);
1314       if (res == t_false || res == t_dont_know)
1315         return res;
1316
1317       *evolution_of_loop = chrec_merge (*evolution_of_loop,
1318                                         evolution_of_branch);
1319     }
1320   
1321   return t_true;
1322 }
1323
1324 /* Follow an SSA edge in an inner loop.  It computes the overall
1325    effect of the loop, and following the symbolic initial conditions,
1326    it follows the edges in the parent loop.  The inner loop is
1327    considered as a single statement.  */
1328
1329 static t_bool
1330 follow_ssa_edge_inner_loop_phi (struct loop *outer_loop,
1331                                 tree loop_phi_node, 
1332                                 tree halting_phi,
1333                                 tree *evolution_of_loop, int limit)
1334 {
1335   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1336   tree ev = analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1337
1338   /* Sometimes, the inner loop is too difficult to analyze, and the
1339      result of the analysis is a symbolic parameter.  */
1340   if (ev == PHI_RESULT (loop_phi_node))
1341     {
1342       t_bool res = t_false;
1343       int i;
1344
1345       for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1346         {
1347           tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1348           basic_block bb;
1349
1350           /* Follow the edges that exit the inner loop.  */
1351           bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1352           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1353             res = follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, loop_phi_node,
1354                                           arg, halting_phi,
1355                                           evolution_of_loop, limit);
1356           if (res == t_true)
1357             break;
1358         }
1359
1360       /* If the path crosses this loop-phi, give up.  */
1361       if (res == t_true)
1362         *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1363
1364       return res;
1365     }
1366
1367   /* Otherwise, compute the overall effect of the inner loop.  */
1368   ev = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, ev);
1369   return follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, loop_phi_node, ev, halting_phi,
1370                                  evolution_of_loop, limit);
1371 }
1372
1373 /* Follow an SSA edge from a loop-phi-node to itself, constructing a
1374    path that is analyzed on the return walk.  */
1375
1376 static t_bool
1377 follow_ssa_edge (struct loop *loop, tree def, tree halting_phi,
1378                  tree *evolution_of_loop, int limit)
1379 {
1380   struct loop *def_loop;
1381   
1382   if (TREE_CODE (def) == NOP_EXPR)
1383     return t_false;
1384   
1385   /* Give up if the path is longer than the MAX that we allow.  */
1386   if (limit > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
1387     return t_dont_know;
1388   
1389   def_loop = loop_containing_stmt (def);
1390   
1391   switch (TREE_CODE (def))
1392     {
1393     case PHI_NODE:
1394       if (!loop_phi_node_p (def))
1395         /* DEF is a condition-phi-node.  Follow the branches, and
1396            record their evolutions.  Finally, merge the collected
1397            information and set the approximation to the main
1398            variable.  */
1399         return follow_ssa_edge_in_condition_phi 
1400           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1401
1402       /* When the analyzed phi is the halting_phi, the
1403          depth-first search is over: we have found a path from
1404          the halting_phi to itself in the loop.  */
1405       if (def == halting_phi)
1406         return t_true;
1407           
1408       /* Otherwise, the evolution of the HALTING_PHI depends
1409          on the evolution of another loop-phi-node, i.e. the
1410          evolution function is a higher degree polynomial.  */
1411       if (def_loop == loop)
1412         return t_false;
1413           
1414       /* Inner loop.  */
1415       if (flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
1416         return follow_ssa_edge_inner_loop_phi 
1417           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit + 1);
1418
1419       /* Outer loop.  */
1420       return t_false;
1421
1422     case GIMPLE_MODIFY_STMT:
1423       return follow_ssa_edge_in_rhs (loop, def,
1424                                      GIMPLE_STMT_OPERAND (def, 1), 
1425                                      halting_phi, 
1426                                      evolution_of_loop, limit);
1427       
1428     default:
1429       /* At this level of abstraction, the program is just a set
1430          of GIMPLE_MODIFY_STMTs and PHI_NODEs.  In principle there is no
1431          other node to be handled.  */
1432       return t_false;
1433     }
1434 }
1435
1436 \f
1437
1438 /* Given a LOOP_PHI_NODE, this function determines the evolution
1439    function from LOOP_PHI_NODE to LOOP_PHI_NODE in the loop.  */
1440
1441 static tree
1442 analyze_evolution_in_loop (tree loop_phi_node, 
1443                            tree init_cond)
1444 {
1445   int i;
1446   tree evolution_function = chrec_not_analyzed_yet;
1447   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1448   basic_block bb;
1449   
1450   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1451     {
1452       fprintf (dump_file, "(analyze_evolution_in_loop \n");
1453       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = ");
1454       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1455       fprintf (dump_file, ")\n");
1456     }
1457   
1458   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1459     {
1460       tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1461       tree ssa_chain, ev_fn;
1462       t_bool res;
1463
1464       /* Select the edges that enter the loop body.  */
1465       bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1466       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1467         continue;
1468       
1469       if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1470         {
1471           ssa_chain = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
1472
1473           /* Pass in the initial condition to the follow edge function.  */
1474           ev_fn = init_cond;
1475           res = follow_ssa_edge (loop, ssa_chain, loop_phi_node, &ev_fn, 0);
1476         }
1477       else
1478         res = t_false;
1479               
1480       /* When it is impossible to go back on the same
1481          loop_phi_node by following the ssa edges, the
1482          evolution is represented by a peeled chrec, i.e. the
1483          first iteration, EV_FN has the value INIT_COND, then
1484          all the other iterations it has the value of ARG.  
1485          For the moment, PEELED_CHREC nodes are not built.  */
1486       if (res != t_true)
1487         ev_fn = chrec_dont_know;
1488       
1489       /* When there are multiple back edges of the loop (which in fact never
1490          happens currently, but nevertheless), merge their evolutions.  */
1491       evolution_function = chrec_merge (evolution_function, ev_fn);
1492     }
1493   
1494   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1495     {
1496       fprintf (dump_file, "  (evolution_function = ");
1497       print_generic_expr (dump_file, evolution_function, 0);
1498       fprintf (dump_file, "))\n");
1499     }
1500   
1501   return evolution_function;
1502 }
1503
1504 /* Given a loop-phi-node, return the initial conditions of the
1505    variable on entry of the loop.  When the CCP has propagated
1506    constants into the loop-phi-node, the initial condition is
1507    instantiated, otherwise the initial condition is kept symbolic.
1508    This analyzer does not analyze the evolution outside the current
1509    loop, and leaves this task to the on-demand tree reconstructor.  */
1510
1511 static tree 
1512 analyze_initial_condition (tree loop_phi_node)
1513 {
1514   int i;
1515   tree init_cond = chrec_not_analyzed_yet;
1516   struct loop *loop = bb_for_stmt (loop_phi_node)->loop_father;
1517   
1518   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1519     {
1520       fprintf (dump_file, "(analyze_initial_condition \n");
1521       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = \n");
1522       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1523       fprintf (dump_file, ")\n");
1524     }
1525   
1526   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1527     {
1528       tree branch = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1529       basic_block bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1530       
1531       /* When the branch is oriented to the loop's body, it does
1532          not contribute to the initial condition.  */
1533       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1534         continue;
1535
1536       if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1537         {
1538           init_cond = branch;
1539           continue;
1540         }
1541
1542       if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1543         {
1544           init_cond = chrec_dont_know;
1545           break;
1546         }
1547
1548       init_cond = chrec_merge (init_cond, branch);
1549     }
1550
1551   /* Ooops -- a loop without an entry???  */
1552   if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1553     init_cond = chrec_dont_know;
1554
1555   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1556     {
1557       fprintf (dump_file, "  (init_cond = ");
1558       print_generic_expr (dump_file, init_cond, 0);
1559       fprintf (dump_file, "))\n");
1560     }
1561   
1562   return init_cond;
1563 }
1564
1565 /* Analyze the scalar evolution for LOOP_PHI_NODE.  */
1566
1567 static tree 
1568 interpret_loop_phi (struct loop *loop, tree loop_phi_node)
1569 {
1570   tree res;
1571   struct loop *phi_loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1572   tree init_cond;
1573   
1574   if (phi_loop != loop)
1575     {
1576       struct loop *subloop;
1577       tree evolution_fn = analyze_scalar_evolution
1578         (phi_loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1579
1580       /* Dive one level deeper.  */
1581       subloop = superloop_at_depth (phi_loop, loop_depth (loop) + 1);
1582
1583       /* Interpret the subloop.  */
1584       res = compute_overall_effect_of_inner_loop (subloop, evolution_fn);
1585       return res;
1586     }
1587
1588   /* Otherwise really interpret the loop phi.  */
1589   init_cond = analyze_initial_condition (loop_phi_node);
1590   res = analyze_evolution_in_loop (loop_phi_node, init_cond);
1591
1592   return res;
1593 }
1594
1595 /* This function merges the branches of a condition-phi-node,
1596    contained in the outermost loop, and whose arguments are already
1597    analyzed.  */
1598
1599 static tree
1600 interpret_condition_phi (struct loop *loop, tree condition_phi)
1601 {
1602   int i;
1603   tree res = chrec_not_analyzed_yet;
1604   
1605   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1606     {
1607       tree branch_chrec;
1608       
1609       if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1610         {
1611           res = chrec_dont_know;
1612           break;
1613         }
1614
1615       branch_chrec = analyze_scalar_evolution
1616         (loop, PHI_ARG_DEF (condition_phi, i));
1617       
1618       res = chrec_merge (res, branch_chrec);
1619     }
1620
1621   return res;
1622 }
1623
1624 /* Interpret the right hand side of a GIMPLE_MODIFY_STMT OPND1.  If we didn't
1625    analyze this node before, follow the definitions until ending
1626    either on an analyzed GIMPLE_MODIFY_STMT, or on a loop-phi-node.  On the
1627    return path, this function propagates evolutions (ala constant copy
1628    propagation).  OPND1 is not a GIMPLE expression because we could
1629    analyze the effect of an inner loop: see interpret_loop_phi.  */
1630
1631 static tree
1632 interpret_rhs_modify_stmt (struct loop *loop, tree at_stmt,
1633                                   tree opnd1, tree type)
1634 {
1635   tree res, opnd10, opnd11, chrec10, chrec11;
1636
1637   if (is_gimple_min_invariant (opnd1))
1638     return chrec_convert (type, opnd1, at_stmt);
1639
1640   switch (TREE_CODE (opnd1))
1641     {
1642     case POINTER_PLUS_EXPR:
1643       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1644       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1645       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1646       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1647       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1648       chrec11 = chrec_convert (sizetype, chrec11, at_stmt);
1649       res = chrec_fold_plus (type, chrec10, chrec11);
1650       break;
1651
1652     case PLUS_EXPR:
1653       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1654       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1655       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1656       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1657       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1658       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1659       res = chrec_fold_plus (type, chrec10, chrec11);
1660       break;
1661       
1662     case MINUS_EXPR:
1663       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1664       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1665       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1666       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1667       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1668       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1669       res = chrec_fold_minus (type, chrec10, chrec11);
1670       break;
1671
1672     case NEGATE_EXPR:
1673       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1674       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1675       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1676       /* TYPE may be integer, real or complex, so use fold_convert.  */
1677       res = chrec_fold_multiply (type, chrec10,
1678                                  fold_convert (type, integer_minus_one_node));
1679       break;
1680
1681     case MULT_EXPR:
1682       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1683       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1684       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1685       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1686       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1687       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1688       res = chrec_fold_multiply (type, chrec10, chrec11);
1689       break;
1690       
1691     case SSA_NAME:
1692       res = chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, opnd1),
1693                            at_stmt);
1694       break;
1695
1696     case ASSERT_EXPR:
1697       opnd10 = ASSERT_EXPR_VAR (opnd1);
1698       res = chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, opnd10),
1699                            at_stmt);
1700       break;
1701       
1702     CASE_CONVERT:
1703       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1704       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1705       res = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1706       break;
1707       
1708     default:
1709       res = chrec_dont_know;
1710       break;
1711     }
1712   
1713   return res;
1714 }
1715
1716 \f
1717
1718 /* This section contains all the entry points: 
1719    - number_of_iterations_in_loop,
1720    - analyze_scalar_evolution,
1721    - instantiate_parameters.
1722 */
1723
1724 /* Compute and return the evolution function in WRTO_LOOP, the nearest
1725    common ancestor of DEF_LOOP and USE_LOOP.  */
1726
1727 static tree 
1728 compute_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, 
1729                                   struct loop *def_loop, 
1730                                   tree ev)
1731 {
1732   tree res;
1733   if (def_loop == wrto_loop)
1734     return ev;
1735
1736   def_loop = superloop_at_depth (def_loop, loop_depth (wrto_loop) + 1);
1737   res = compute_overall_effect_of_inner_loop (def_loop, ev);
1738
1739   return analyze_scalar_evolution_1 (wrto_loop, res, chrec_not_analyzed_yet);
1740 }
1741
1742 /* Helper recursive function.  */
1743
1744 static tree
1745 analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *loop, tree var, tree res)
1746 {
1747   tree def, type = TREE_TYPE (var);
1748   basic_block bb;
1749   struct loop *def_loop;
1750
1751   if (loop == NULL || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1752     return chrec_dont_know;
1753
1754   if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1755     return interpret_rhs_modify_stmt (loop, NULL_TREE, var, type);
1756
1757   def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1758   bb = bb_for_stmt (def);
1759   def_loop = bb ? bb->loop_father : NULL;
1760
1761   if (bb == NULL
1762       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1763     {
1764       /* Keep the symbolic form.  */
1765       res = var;
1766       goto set_and_end;
1767     }
1768
1769   if (res != chrec_not_analyzed_yet)
1770     {
1771       if (loop != bb->loop_father)
1772         res = compute_scalar_evolution_in_loop 
1773             (find_common_loop (loop, bb->loop_father), bb->loop_father, res);
1774
1775       goto set_and_end;
1776     }
1777
1778   if (loop != def_loop)
1779     {
1780       res = analyze_scalar_evolution_1 (def_loop, var, chrec_not_analyzed_yet);
1781       res = compute_scalar_evolution_in_loop (loop, def_loop, res);
1782
1783       goto set_and_end;
1784     }
1785
1786   switch (TREE_CODE (def))
1787     {
1788     case GIMPLE_MODIFY_STMT:
1789       res = interpret_rhs_modify_stmt (loop, def,
1790                                        GIMPLE_STMT_OPERAND (def, 1), type);
1791       break;
1792
1793     case PHI_NODE:
1794       if (loop_phi_node_p (def))
1795         res = interpret_loop_phi (loop, def);
1796       else
1797         res = interpret_condition_phi (loop, def);
1798       break;
1799
1800     default:
1801       res = chrec_dont_know;
1802       break;
1803     }
1804
1805  set_and_end:
1806
1807   /* Keep the symbolic form.  */
1808   if (res == chrec_dont_know)
1809     res = var;
1810
1811   if (loop == def_loop)
1812     set_scalar_evolution (var, res);
1813
1814   return res;
1815 }
1816
1817 /* Entry point for the scalar evolution analyzer.
1818    Analyzes and returns the scalar evolution of the ssa_name VAR.
1819    LOOP_NB is the identifier number of the loop in which the variable
1820    is used.
1821    
1822    Example of use: having a pointer VAR to a SSA_NAME node, STMT a
1823    pointer to the statement that uses this variable, in order to
1824    determine the evolution function of the variable, use the following
1825    calls:
1826    
1827    unsigned loop_nb = loop_containing_stmt (stmt)->num;
1828    tree chrec_with_symbols = analyze_scalar_evolution (loop_nb, var);
1829    tree chrec_instantiated = instantiate_parameters (loop, chrec_with_symbols);
1830 */
1831
1832 tree 
1833 analyze_scalar_evolution (struct loop *loop, tree var)
1834 {
1835   tree res;
1836
1837   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1838     {
1839       fprintf (dump_file, "(analyze_scalar_evolution \n");
1840       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
1841       fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
1842       print_generic_expr (dump_file, var, 0);
1843       fprintf (dump_file, ")\n");
1844     }
1845
1846   res = analyze_scalar_evolution_1 (loop, var, get_scalar_evolution (var));
1847
1848   if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME && res == chrec_dont_know)
1849     res = var;
1850
1851   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1852     fprintf (dump_file, ")\n");
1853
1854   return res;
1855 }
1856
1857 /* Analyze scalar evolution of use of VERSION in USE_LOOP with respect to
1858    WRTO_LOOP (which should be a superloop of both USE_LOOP and definition
1859    of VERSION).
1860
1861    FOLDED_CASTS is set to true if resolve_mixers used
1862    chrec_convert_aggressive (TODO -- not really, we are way too conservative
1863    at the moment in order to keep things simple).  */
1864
1865 static tree
1866 analyze_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop,
1867                                   tree version, bool *folded_casts)
1868 {
1869   bool val = false;
1870   tree ev = version, tmp;
1871
1872   if (folded_casts)
1873     *folded_casts = false;
1874   while (1)
1875     {
1876       tmp = analyze_scalar_evolution (use_loop, ev);
1877       ev = resolve_mixers (use_loop, tmp);
1878
1879       if (folded_casts && tmp != ev)
1880         *folded_casts = true;
1881
1882       if (use_loop == wrto_loop)
1883         return ev;
1884
1885       /* If the value of the use changes in the inner loop, we cannot express
1886          its value in the outer loop (we might try to return interval chrec,
1887          but we do not have a user for it anyway)  */
1888       if (!no_evolution_in_loop_p (ev, use_loop->num, &val)
1889           || !val)
1890         return chrec_dont_know;
1891
1892       use_loop = loop_outer (use_loop);
1893     }
1894 }
1895
1896 /* Returns instantiated value for VERSION in CACHE.  */
1897
1898 static tree
1899 get_instantiated_value (htab_t cache, tree version)
1900 {
1901   struct scev_info_str *info, pattern;
1902   
1903   pattern.var = version;
1904   info = (struct scev_info_str *) htab_find (cache, &pattern);
1905
1906   if (info)
1907     return info->chrec;
1908   else
1909     return NULL_TREE;
1910 }
1911
1912 /* Sets instantiated value for VERSION to VAL in CACHE.  */
1913
1914 static void
1915 set_instantiated_value (htab_t cache, tree version, tree val)
1916 {
1917   struct scev_info_str *info, pattern;
1918   PTR *slot;
1919   
1920   pattern.var = version;
1921   slot = htab_find_slot (cache, &pattern, INSERT);
1922
1923   if (!*slot)
1924     *slot = new_scev_info_str (version);
1925   info = (struct scev_info_str *) *slot;
1926   info->chrec = val;
1927 }
1928
1929 /* Return the closed_loop_phi node for VAR.  If there is none, return
1930    NULL_TREE.  */
1931
1932 static tree
1933 loop_closed_phi_def (tree var)
1934 {
1935   struct loop *loop;
1936   edge exit;
1937   tree phi;
1938
1939   if (var == NULL_TREE
1940       || TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1941     return NULL_TREE;
1942
1943   loop = loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1944   exit = single_exit (loop);
1945   if (!exit)
1946     return NULL_TREE;
1947
1948   for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1949     if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == var)
1950       return PHI_RESULT (phi);
1951
1952   return NULL_TREE;
1953 }
1954
1955 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATION_LOOP
1956    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.  
1957
1958    CHREC is the scalar evolution to instantiate.
1959
1960    CACHE is the cache of already instantiated values.
1961
1962    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
1963    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
1964    the chrec is preserved.
1965
1966    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
1967    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
1968   
1969 static tree
1970 instantiate_scev_1 (struct loop *instantiation_loop,
1971                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
1972                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
1973 {
1974   tree res, op0, op1, op2;
1975   basic_block def_bb;
1976   struct loop *def_loop;
1977   tree type = chrec_type (chrec);
1978
1979   /* Give up if the expression is larger than the MAX that we allow.  */
1980   if (size_expr++ > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
1981     return chrec_dont_know;
1982
1983   if (automatically_generated_chrec_p (chrec)
1984       || is_gimple_min_invariant (chrec))
1985     return chrec;
1986
1987   switch (TREE_CODE (chrec))
1988     {
1989     case SSA_NAME:
1990       def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
1991
1992       /* A parameter (or loop invariant and we do not want to include
1993          evolutions in outer loops), nothing to do.  */
1994       if (!def_bb
1995           || loop_depth (def_bb->loop_father) == 0
1996           || !flow_bb_inside_loop_p (instantiation_loop, def_bb))
1997         return chrec;
1998
1999       /* We cache the value of instantiated variable to avoid exponential
2000          time complexity due to reevaluations.  We also store the convenient
2001          value in the cache in order to prevent infinite recursion -- we do
2002          not want to instantiate the SSA_NAME if it is in a mixer
2003          structure.  This is used for avoiding the instantiation of
2004          recursively defined functions, such as: 
2005
2006          | a_2 -> {0, +, 1, +, a_2}_1  */
2007
2008       res = get_instantiated_value (cache, chrec);
2009       if (res)
2010         return res;
2011
2012       /* Store the convenient value for chrec in the structure.  If it
2013          is defined outside of the loop, we may just leave it in symbolic
2014          form, otherwise we need to admit that we do not know its behavior
2015          inside the loop.  */
2016       res = !flow_bb_inside_loop_p (instantiation_loop, def_bb) 
2017         ? chrec : chrec_dont_know;
2018       set_instantiated_value (cache, chrec, res);
2019
2020       /* To make things even more complicated, instantiate_scev_1
2021          calls analyze_scalar_evolution that may call # of iterations
2022          analysis that may in turn call instantiate_scev_1 again.
2023          To prevent the infinite recursion, keep also the bitmap of
2024          ssa names that are being instantiated globally.  */
2025       if (bitmap_bit_p (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec)))
2026         return res;
2027
2028       def_loop = find_common_loop (evolution_loop, def_bb->loop_father);
2029
2030       /* If the analysis yields a parametric chrec, instantiate the
2031          result again.  */
2032       bitmap_set_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
2033       res = analyze_scalar_evolution (def_loop, chrec);
2034
2035       /* Don't instantiate loop-closed-ssa phi nodes.  */
2036       if (TREE_CODE (res) == SSA_NAME
2037           && (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)) == NULL
2038               || (loop_depth (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)))
2039                   > loop_depth (def_loop))))
2040         {
2041           if (res == chrec)
2042             res = loop_closed_phi_def (chrec);
2043           else
2044             res = chrec;
2045
2046           if (res == NULL_TREE)
2047             res = chrec_dont_know;
2048         }
2049
2050       else if (res != chrec_dont_know)
2051         res = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop, res,
2052                                   fold_conversions, cache, size_expr);
2053
2054       bitmap_clear_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
2055
2056       /* Store the correct value to the cache.  */
2057       set_instantiated_value (cache, chrec, res);
2058       return res;
2059
2060     case POLYNOMIAL_CHREC:
2061       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2062                                 CHREC_LEFT (chrec), fold_conversions, cache,
2063                                 size_expr);
2064       if (op0 == chrec_dont_know)
2065         return chrec_dont_know;
2066
2067       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2068                                 CHREC_RIGHT (chrec), fold_conversions, cache,
2069                                 size_expr);
2070       if (op1 == chrec_dont_know)
2071         return chrec_dont_know;
2072
2073       if (CHREC_LEFT (chrec) != op0
2074           || CHREC_RIGHT (chrec) != op1)
2075         {
2076           op1 = chrec_convert_rhs (chrec_type (op0), op1, NULL_TREE);
2077           chrec = build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec), op0, op1);
2078         }
2079       return chrec;
2080
2081     case POINTER_PLUS_EXPR:
2082     case PLUS_EXPR:
2083       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2084                                 TREE_OPERAND (chrec, 0), fold_conversions, cache,
2085                                 size_expr);
2086       if (op0 == chrec_dont_know)
2087         return chrec_dont_know;
2088
2089       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2090                                 TREE_OPERAND (chrec, 1), fold_conversions, cache,
2091                                 size_expr);
2092       if (op1 == chrec_dont_know)
2093         return chrec_dont_know;
2094
2095       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2096           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2097         {
2098           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL_TREE);
2099           op1 = chrec_convert_rhs (type, op1, NULL_TREE);
2100           chrec = chrec_fold_plus (type, op0, op1);
2101         }
2102       return chrec;
2103
2104     case MINUS_EXPR:
2105       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2106                                 TREE_OPERAND (chrec, 0), fold_conversions, cache,
2107                                 size_expr);
2108       if (op0 == chrec_dont_know)
2109         return chrec_dont_know;
2110
2111       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2112                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2113                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2114       if (op1 == chrec_dont_know)
2115         return chrec_dont_know;
2116
2117       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2118           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2119         {
2120           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL_TREE);
2121           op1 = chrec_convert (type, op1, NULL_TREE);
2122           chrec = chrec_fold_minus (type, op0, op1);
2123         }
2124       return chrec;
2125
2126     case MULT_EXPR:
2127       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2128                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2129                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2130       if (op0 == chrec_dont_know)
2131         return chrec_dont_know;
2132
2133       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2134                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2135                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2136       if (op1 == chrec_dont_know)
2137         return chrec_dont_know;
2138
2139       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2140           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2141         {
2142           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL_TREE);
2143           op1 = chrec_convert (type, op1, NULL_TREE);
2144           chrec = chrec_fold_multiply (type, op0, op1);
2145         }
2146       return chrec;
2147
2148     CASE_CONVERT:
2149       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2150                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2151                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2152       if (op0 == chrec_dont_know)
2153         return chrec_dont_know;
2154
2155       if (fold_conversions)
2156         {
2157           tree tmp = chrec_convert_aggressive (TREE_TYPE (chrec), op0);
2158           if (tmp)
2159             return tmp;
2160         }
2161
2162       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2163         return chrec;
2164
2165       /* If we used chrec_convert_aggressive, we can no longer assume that
2166          signed chrecs do not overflow, as chrec_convert does, so avoid
2167          calling it in that case.  */
2168       if (fold_conversions)
2169         return fold_convert (TREE_TYPE (chrec), op0);
2170
2171       return chrec_convert (TREE_TYPE (chrec), op0, NULL_TREE);
2172
2173     case SCEV_NOT_KNOWN:
2174       return chrec_dont_know;
2175
2176     case SCEV_KNOWN:
2177       return chrec_known;
2178                                      
2179     default:
2180       break;
2181     }
2182
2183   gcc_assert (!VL_EXP_CLASS_P (chrec));
2184   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
2185     {
2186     case 3:
2187       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2188                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2189                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2190       if (op0 == chrec_dont_know)
2191         return chrec_dont_know;
2192
2193       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2194                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2195                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2196       if (op1 == chrec_dont_know)
2197         return chrec_dont_know;
2198
2199       op2 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2200                                 TREE_OPERAND (chrec, 2),
2201                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2202       if (op2 == chrec_dont_know)
2203         return chrec_dont_know;
2204
2205       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2206           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1)
2207           && op2 == TREE_OPERAND (chrec, 2))
2208         return chrec;
2209
2210       return fold_build3 (TREE_CODE (chrec),
2211                           TREE_TYPE (chrec), op0, op1, op2);
2212
2213     case 2:
2214       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2215                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2216                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2217       if (op0 == chrec_dont_know)
2218         return chrec_dont_know;
2219
2220       op1 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2221                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2222                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2223       if (op1 == chrec_dont_know)
2224         return chrec_dont_know;
2225
2226       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2227           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1))
2228         return chrec;
2229       return fold_build2 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2230             
2231     case 1:
2232       op0 = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop,
2233                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2234                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2235       if (op0 == chrec_dont_know)
2236         return chrec_dont_know;
2237       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2238         return chrec;
2239       return fold_build1 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0);
2240
2241     case 0:
2242       return chrec;
2243
2244     default:
2245       break;
2246     }
2247
2248   /* Too complicated to handle.  */
2249   return chrec_dont_know;
2250 }
2251
2252 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a
2253    symbolic form.  INSTANTIATION_LOOP is the loop in which symbolic
2254    names have to be instantiated, and EVOLUTION_LOOP is the loop in
2255    which the evolution of scalars have to be analyzed.  */
2256
2257 tree
2258 instantiate_scev (struct loop *instantiation_loop, struct loop *evolution_loop,
2259                   tree chrec)
2260 {
2261   tree res;
2262   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2263
2264   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2265     {
2266       fprintf (dump_file, "(instantiate_scev \n");
2267       fprintf (dump_file, "  (instantiation_loop = %d)\n", instantiation_loop->num);
2268       fprintf (dump_file, "  (evolution_loop = %d)\n", evolution_loop->num);
2269       fprintf (dump_file, "  (chrec = ");
2270       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2271       fprintf (dump_file, ")\n");
2272     }
2273  
2274   res = instantiate_scev_1 (instantiation_loop, evolution_loop, chrec, false,
2275                             cache, 0);
2276
2277   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2278     {
2279       fprintf (dump_file, "  (res = ");
2280       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2281       fprintf (dump_file, "))\n");
2282     }
2283
2284   htab_delete (cache);
2285   
2286   return res;
2287 }
2288
2289 /* Similar to instantiate_parameters, but does not introduce the
2290    evolutions in outer loops for LOOP invariants in CHREC, and does not
2291    care about causing overflows, as long as they do not affect value
2292    of an expression.  */
2293
2294 tree
2295 resolve_mixers (struct loop *loop, tree chrec)
2296 {
2297   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2298   tree ret = instantiate_scev_1 (loop, loop, chrec, true, cache, 0);
2299   htab_delete (cache);
2300   return ret;
2301 }
2302
2303 /* Entry point for the analysis of the number of iterations pass.  
2304    This function tries to safely approximate the number of iterations
2305    the loop will run.  When this property is not decidable at compile
2306    time, the result is chrec_dont_know.  Otherwise the result is
2307    a scalar or a symbolic parameter.
2308    
2309    Example of analysis: suppose that the loop has an exit condition:
2310    
2311    "if (b > 49) goto end_loop;"
2312    
2313    and that in a previous analysis we have determined that the
2314    variable 'b' has an evolution function:
2315    
2316    "EF = {23, +, 5}_2".  
2317    
2318    When we evaluate the function at the point 5, i.e. the value of the
2319    variable 'b' after 5 iterations in the loop, we have EF (5) = 48,
2320    and EF (6) = 53.  In this case the value of 'b' on exit is '53' and
2321    the loop body has been executed 6 times.  */
2322
2323 tree 
2324 number_of_latch_executions (struct loop *loop)
2325 {
2326   tree res, type;
2327   edge exit;
2328   struct tree_niter_desc niter_desc;
2329
2330   /* Determine whether the number_of_iterations_in_loop has already
2331      been computed.  */
2332   res = loop->nb_iterations;
2333   if (res)
2334     return res;
2335   res = chrec_dont_know;
2336
2337   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2338     fprintf (dump_file, "(number_of_iterations_in_loop\n");
2339   
2340   exit = single_exit (loop);
2341   if (!exit)
2342     goto end;
2343
2344   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, &niter_desc, false))
2345     goto end;
2346
2347   type = TREE_TYPE (niter_desc.niter);
2348   if (integer_nonzerop (niter_desc.may_be_zero))
2349     res = build_int_cst (type, 0);
2350   else if (integer_zerop (niter_desc.may_be_zero))
2351     res = niter_desc.niter;
2352   else
2353     res = chrec_dont_know;
2354
2355 end:
2356   return set_nb_iterations_in_loop (loop, res);
2357 }
2358
2359 /* Returns the number of executions of the exit condition of LOOP,
2360    i.e., the number by one higher than number_of_latch_executions.
2361    Note that unlike number_of_latch_executions, this number does
2362    not necessarily fit in the unsigned variant of the type of
2363    the control variable -- if the number of iterations is a constant,
2364    we return chrec_dont_know if adding one to number_of_latch_executions
2365    overflows; however, in case the number of iterations is symbolic
2366    expression, the caller is responsible for dealing with this
2367    the possible overflow.  */
2368
2369 tree 
2370 number_of_exit_cond_executions (struct loop *loop)
2371 {
2372   tree ret = number_of_latch_executions (loop);
2373   tree type = chrec_type (ret);
2374
2375   if (chrec_contains_undetermined (ret))
2376     return ret;
2377
2378   ret = chrec_fold_plus (type, ret, build_int_cst (type, 1));
2379   if (TREE_CODE (ret) == INTEGER_CST
2380       && TREE_OVERFLOW (ret))
2381     return chrec_dont_know;
2382
2383   return ret;
2384 }
2385
2386 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2387    This function computes the number of iterations for all the loops
2388    from the EXIT_CONDITIONS array.  */
2389
2390 static void 
2391 number_of_iterations_for_all_loops (VEC(tree,heap) **exit_conditions)
2392 {
2393   unsigned int i;
2394   unsigned nb_chrec_dont_know_loops = 0;
2395   unsigned nb_static_loops = 0;
2396   tree cond;
2397   
2398   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *exit_conditions, i, cond); i++)
2399     {
2400       tree res = number_of_latch_executions (loop_containing_stmt (cond));
2401       if (chrec_contains_undetermined (res))
2402         nb_chrec_dont_know_loops++;
2403       else
2404         nb_static_loops++;
2405     }
2406   
2407   if (dump_file)
2408     {
2409       fprintf (dump_file, "\n(\n");
2410       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2411       fprintf (dump_file, "%d\tnb_chrec_dont_know_loops\n", nb_chrec_dont_know_loops);
2412       fprintf (dump_file, "%d\tnb_static_loops\n", nb_static_loops);
2413       fprintf (dump_file, "%d\tnb_total_loops\n", number_of_loops ());
2414       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2415       fprintf (dump_file, ")\n\n");
2416       
2417       print_loops (dump_file, 3);
2418     }
2419 }
2420
2421 \f
2422
2423 /* Counters for the stats.  */
2424
2425 struct chrec_stats 
2426 {
2427   unsigned nb_chrecs;
2428   unsigned nb_affine;
2429   unsigned nb_affine_multivar;
2430   unsigned nb_higher_poly;
2431   unsigned nb_chrec_dont_know;
2432   unsigned nb_undetermined;
2433 };
2434
2435 /* Reset the counters.  */
2436
2437 static inline void
2438 reset_chrecs_counters (struct chrec_stats *stats)
2439 {
2440   stats->nb_chrecs = 0;
2441   stats->nb_affine = 0;
2442   stats->nb_affine_multivar = 0;
2443   stats->nb_higher_poly = 0;
2444   stats->nb_chrec_dont_know = 0;
2445   stats->nb_undetermined = 0;
2446 }
2447
2448 /* Dump the contents of a CHREC_STATS structure.  */
2449
2450 static void
2451 dump_chrecs_stats (FILE *file, struct chrec_stats *stats)
2452 {
2453   fprintf (file, "\n(\n");
2454   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2455   fprintf (file, "%d\taffine univariate chrecs\n", stats->nb_affine);
2456   fprintf (file, "%d\taffine multivariate chrecs\n", stats->nb_affine_multivar);
2457   fprintf (file, "%d\tdegree greater than 2 polynomials\n", 
2458            stats->nb_higher_poly);
2459   fprintf (file, "%d\tchrec_dont_know chrecs\n", stats->nb_chrec_dont_know);
2460   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2461   fprintf (file, "%d\ttotal chrecs\n", stats->nb_chrecs);
2462   fprintf (file, "%d\twith undetermined coefficients\n", 
2463            stats->nb_undetermined);
2464   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2465   fprintf (file, "%d\tchrecs in the scev database\n", 
2466            (int) htab_elements (scalar_evolution_info));
2467   fprintf (file, "%d\tsets in the scev database\n", nb_set_scev);
2468   fprintf (file, "%d\tgets in the scev database\n", nb_get_scev);
2469   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2470   fprintf (file, ")\n\n");
2471 }
2472
2473 /* Gather statistics about CHREC.  */
2474
2475 static void
2476 gather_chrec_stats (tree chrec, struct chrec_stats *stats)
2477 {
2478   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2479     {
2480       fprintf (dump_file, "(classify_chrec ");
2481       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2482       fprintf (dump_file, "\n");
2483     }
2484   
2485   stats->nb_chrecs++;
2486   
2487   if (chrec == NULL_TREE)
2488     {
2489       stats->nb_undetermined++;
2490       return;
2491     }
2492   
2493   switch (TREE_CODE (chrec))
2494     {
2495     case POLYNOMIAL_CHREC:
2496       if (evolution_function_is_affine_p (chrec))
2497         {
2498           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2499             fprintf (dump_file, "  affine_univariate\n");
2500           stats->nb_affine++;
2501         }
2502       else if (evolution_function_is_affine_multivariate_p (chrec, 0))
2503         {
2504           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2505             fprintf (dump_file, "  affine_multivariate\n");
2506           stats->nb_affine_multivar++;
2507         }
2508       else
2509         {
2510           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2511             fprintf (dump_file, "  higher_degree_polynomial\n");
2512           stats->nb_higher_poly++;
2513         }
2514       
2515       break;
2516
2517     default:
2518       break;
2519     }
2520   
2521   if (chrec_contains_undetermined (chrec))
2522     {
2523       if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2524         fprintf (dump_file, "  undetermined\n");
2525       stats->nb_undetermined++;
2526     }
2527   
2528   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2529     fprintf (dump_file, ")\n");
2530 }
2531
2532 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2533    This function analyzes the scalar evolution of all the scalars
2534    defined as loop phi nodes in one of the loops from the
2535    EXIT_CONDITIONS array.  
2536    
2537    TODO Optimization: A loop is in canonical form if it contains only
2538    a single scalar loop phi node.  All the other scalars that have an
2539    evolution in the loop are rewritten in function of this single
2540    index.  This allows the parallelization of the loop.  */
2541
2542 static void 
2543 analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (VEC(tree,heap) **exit_conditions)
2544 {
2545   unsigned int i;
2546   struct chrec_stats stats;
2547   tree cond;
2548   
2549   reset_chrecs_counters (&stats);
2550   
2551   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *exit_conditions, i, cond); i++)
2552     {
2553       struct loop *loop;
2554       basic_block bb;
2555       tree phi, chrec;
2556       
2557       loop = loop_containing_stmt (cond);
2558       bb = loop->header;
2559       
2560       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2561         if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
2562           {
2563             chrec = instantiate_parameters
2564               (loop, 
2565                analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
2566             
2567             if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2568               gather_chrec_stats (chrec, &stats);
2569           }
2570     }
2571   
2572   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2573     dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2574 }
2575
2576 /* Callback for htab_traverse, gathers information on chrecs in the
2577    hashtable.  */
2578
2579 static int
2580 gather_stats_on_scev_database_1 (void **slot, void *stats)
2581 {
2582   struct scev_info_str *entry = (struct scev_info_str *) *slot;
2583
2584   gather_chrec_stats (entry->chrec, (struct chrec_stats *) stats);
2585
2586   return 1;
2587 }
2588
2589 /* Classify the chrecs of the whole database.  */
2590
2591 void 
2592 gather_stats_on_scev_database (void)
2593 {
2594   struct chrec_stats stats;
2595   
2596   if (!dump_file)
2597     return;
2598   
2599   reset_chrecs_counters (&stats);
2600  
2601   htab_traverse (scalar_evolution_info, gather_stats_on_scev_database_1,
2602                  &stats);
2603
2604   dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2605 }
2606
2607 \f
2608
2609 /* Initializer.  */
2610
2611 static void
2612 initialize_scalar_evolutions_analyzer (void)
2613 {
2614   /* The elements below are unique.  */
2615   if (chrec_dont_know == NULL_TREE)
2616     {
2617       chrec_not_analyzed_yet = NULL_TREE;
2618       chrec_dont_know = make_node (SCEV_NOT_KNOWN);
2619       chrec_known = make_node (SCEV_KNOWN);
2620       TREE_TYPE (chrec_dont_know) = void_type_node;
2621       TREE_TYPE (chrec_known) = void_type_node;
2622     }
2623 }
2624
2625 /* Initialize the analysis of scalar evolutions for LOOPS.  */
2626
2627 void
2628 scev_initialize (void)
2629 {
2630   loop_iterator li;
2631   struct loop *loop;
2632
2633   scalar_evolution_info = htab_create_alloc (100,
2634                                              hash_scev_info,
2635                                              eq_scev_info,
2636                                              del_scev_info,
2637                                              ggc_calloc,
2638                                              ggc_free);
2639   already_instantiated = BITMAP_ALLOC (NULL);
2640   
2641   initialize_scalar_evolutions_analyzer ();
2642
2643   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2644     {
2645       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2646     }
2647 }
2648
2649 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis.  */
2650
2651 void
2652 scev_reset (void)
2653 {
2654   loop_iterator li;
2655   struct loop *loop;
2656
2657   if (!scalar_evolution_info || !current_loops)
2658     return;
2659
2660   htab_empty (scalar_evolution_info);
2661   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2662     {
2663       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2664     }
2665 }
2666
2667 /* Checks whether OP behaves as a simple affine iv of LOOP in STMT and returns
2668    its base and step in IV if possible.  If ALLOW_NONCONSTANT_STEP is true, we
2669    want step to be invariant in LOOP.  Otherwise we require it to be an
2670    integer constant.  IV->no_overflow is set to true if we are sure the iv cannot
2671    overflow (e.g.  because it is computed in signed arithmetics).  */
2672
2673 bool
2674 simple_iv (struct loop *loop, tree stmt, tree op, affine_iv *iv,
2675            bool allow_nonconstant_step)
2676 {
2677   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
2678   tree type, ev;
2679   bool folded_casts;
2680
2681   iv->base = NULL_TREE;
2682   iv->step = NULL_TREE;
2683   iv->no_overflow = false;
2684
2685   type = TREE_TYPE (op);
2686   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2687       && TREE_CODE (type) != POINTER_TYPE)
2688     return false;
2689
2690   ev = analyze_scalar_evolution_in_loop (loop, bb->loop_father, op,
2691                                          &folded_casts);
2692   if (chrec_contains_undetermined (ev))
2693     return false;
2694
2695   if (tree_does_not_contain_chrecs (ev)
2696       && !chrec_contains_symbols_defined_in_loop (ev, loop->num))
2697     {
2698       iv->base = ev;
2699       iv->step = build_int_cst (TREE_TYPE (ev), 0);
2700       iv->no_overflow = true;
2701       return true;
2702     }
2703
2704   if (TREE_CODE (ev) != POLYNOMIAL_CHREC
2705       || CHREC_VARIABLE (ev) != (unsigned) loop->num)
2706     return false;
2707
2708   iv->step = CHREC_RIGHT (ev);
2709   if (allow_nonconstant_step)
2710     {
2711       if (tree_contains_chrecs (iv->step, NULL)
2712           || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (iv->step, loop->num))
2713         return false;
2714     }
2715   else if (TREE_CODE (iv->step) != INTEGER_CST)
2716     return false;
2717
2718   iv->base = CHREC_LEFT (ev);
2719   if (tree_contains_chrecs (iv->base, NULL)
2720       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (iv->base, loop->num))
2721     return false;
2722
2723   iv->no_overflow = !folded_casts && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type);
2724
2725   return true;
2726 }
2727
2728 /* Runs the analysis of scalar evolutions.  */
2729
2730 void
2731 scev_analysis (void)
2732 {
2733   VEC(tree,heap) *exit_conditions;
2734   
2735   exit_conditions = VEC_alloc (tree, heap, 37);
2736   select_loops_exit_conditions (&exit_conditions);
2737
2738   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2739     analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (&exit_conditions);
2740   
2741   number_of_iterations_for_all_loops (&exit_conditions);
2742   VEC_free (tree, heap, exit_conditions);
2743 }
2744
2745 /* Finalize the scalar evolution analysis.  */
2746
2747 void
2748 scev_finalize (void)
2749 {
2750   if (!scalar_evolution_info)
2751     return;
2752   htab_delete (scalar_evolution_info);
2753   BITMAP_FREE (already_instantiated);
2754   scalar_evolution_info = NULL;
2755 }
2756
2757 /* Replace ssa names for that scev can prove they are constant by the
2758    appropriate constants.  Also perform final value replacement in loops,
2759    in case the replacement expressions are cheap.
2760    
2761    We only consider SSA names defined by phi nodes; rest is left to the
2762    ordinary constant propagation pass.  */
2763
2764 unsigned int
2765 scev_const_prop (void)
2766 {
2767   basic_block bb;
2768   tree name, phi, next_phi, type, ev;
2769   struct loop *loop, *ex_loop;
2770   bitmap ssa_names_to_remove = NULL;
2771   unsigned i;
2772   loop_iterator li;
2773
2774   if (number_of_loops () <= 1)
2775     return 0;
2776
2777   FOR_EACH_BB (bb)
2778     {
2779       loop = bb->loop_father;
2780
2781       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2782         {
2783           name = PHI_RESULT (phi);
2784
2785           if (!is_gimple_reg (name))
2786             continue;
2787
2788           type = TREE_TYPE (name);
2789
2790           if (!POINTER_TYPE_P (type)
2791               && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
2792             continue;
2793
2794           ev = resolve_mixers (loop, analyze_scalar_evolution (loop, name));
2795           if (!is_gimple_min_invariant (ev)
2796               || !may_propagate_copy (name, ev))
2797             continue;
2798
2799           /* Replace the uses of the name.  */
2800           if (name != ev)
2801             replace_uses_by (name, ev);
2802
2803           if (!ssa_names_to_remove)
2804             ssa_names_to_remove = BITMAP_ALLOC (NULL);
2805           bitmap_set_bit (ssa_names_to_remove, SSA_NAME_VERSION (name));
2806         }
2807     }
2808
2809   /* Remove the ssa names that were replaced by constants.  We do not
2810      remove them directly in the previous cycle, since this
2811      invalidates scev cache.  */
2812   if (ssa_names_to_remove)
2813     {
2814       bitmap_iterator bi;
2815
2816       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ssa_names_to_remove, 0, i, bi)
2817         {
2818           name = ssa_name (i);
2819           phi = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
2820
2821           gcc_assert (TREE_CODE (phi) == PHI_NODE);
2822           remove_phi_node (phi, NULL, true);
2823         }
2824
2825       BITMAP_FREE (ssa_names_to_remove);
2826       scev_reset ();
2827     }
2828
2829   /* Now the regular final value replacement.  */
2830   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
2831     {
2832       edge exit;
2833       tree def, rslt, ass, niter;
2834       block_stmt_iterator bsi;
2835
2836       /* If we do not know exact number of iterations of the loop, we cannot
2837          replace the final value.  */
2838       exit = single_exit (loop);
2839       if (!exit)
2840         continue;
2841
2842       niter = number_of_latch_executions (loop);
2843       /* We used to check here whether the computation of NITER is expensive,
2844          and avoided final value elimination if that is the case.  The problem
2845          is that it is hard to evaluate whether the expression is too
2846          expensive, as we do not know what optimization opportunities the
2847          elimination of the final value may reveal.  Therefore, we now
2848          eliminate the final values of induction variables unconditionally.  */
2849       if (niter == chrec_dont_know)
2850         continue;
2851
2852       /* Ensure that it is possible to insert new statements somewhere.  */
2853       if (!single_pred_p (exit->dest))
2854         split_loop_exit_edge (exit);
2855       bsi = bsi_after_labels (exit->dest);
2856
2857       ex_loop = superloop_at_depth (loop,
2858                                     loop_depth (exit->dest->loop_father) + 1);
2859
2860       for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = next_phi)
2861         {
2862           next_phi = PHI_CHAIN (phi);
2863           rslt = PHI_RESULT (phi);
2864           def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
2865           if (!is_gimple_reg (def))
2866             continue;
2867
2868           if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
2869               && !INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
2870             continue;
2871
2872           def = analyze_scalar_evolution_in_loop (ex_loop, loop, def, NULL);
2873           def = compute_overall_effect_of_inner_loop (ex_loop, def);
2874           if (!tree_does_not_contain_chrecs (def)
2875               || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (def, ex_loop->num)
2876               /* Moving the computation from the loop may prolong life range
2877                  of some ssa names, which may cause problems if they appear
2878                  on abnormal edges.  */
2879               || contains_abnormal_ssa_name_p (def))
2880             continue;
2881
2882           /* Eliminate the PHI node and replace it by a computation outside
2883              the loop.  */
2884           def = unshare_expr (def);
2885           remove_phi_node (phi, NULL_TREE, false);
2886
2887           ass = build_gimple_modify_stmt (rslt, NULL_TREE);
2888           SSA_NAME_DEF_STMT (rslt) = ass;
2889           {
2890             block_stmt_iterator dest = bsi;
2891             bsi_insert_before (&dest, ass, BSI_NEW_STMT);
2892             def = force_gimple_operand_bsi (&dest, def, false, NULL_TREE,
2893                                             true, BSI_SAME_STMT);
2894           }
2895           GIMPLE_STMT_OPERAND (ass, 1) = def;
2896           update_stmt (ass);
2897         }
2898     }
2899   return 0;
2900 }
2901
2902 #include "gt-tree-scalar-evolution.h"