OSDN Git Service

PR middle-end/44769
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-scalar-evolution.c
1 /* Scalar evolution detector.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software 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_ASSIGN: 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 (block_before_loop (loop_1), loop_3, "j + k").
179    The result of this 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 "basic-block.h"
264 #include "tree-pretty-print.h"
265 #include "gimple-pretty-print.h"
266 #include "tree-flow.h"
267 #include "tree-dump.h"
268 #include "timevar.h"
269 #include "cfgloop.h"
270 #include "tree-chrec.h"
271 #include "tree-scalar-evolution.h"
272 #include "tree-pass.h"
273 #include "flags.h"
274 #include "params.h"
275
276 static tree analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *, tree, tree);
277
278 /* The cached information about an SSA name VAR, claiming that below
279    basic block INSTANTIATED_BELOW, the value of VAR can be expressed
280    as CHREC.  */
281
282 struct GTY(()) scev_info_str {
283   basic_block instantiated_below;
284   tree var;
285   tree chrec;
286 };
287
288 /* Counters for the scev database.  */
289 static unsigned nb_set_scev = 0;
290 static unsigned nb_get_scev = 0;
291
292 /* The following trees are unique elements.  Thus the comparison of
293    another element to these elements should be done on the pointer to
294    these trees, and not on their value.  */
295
296 /* The SSA_NAMEs that are not yet analyzed are qualified with NULL_TREE.  */
297 tree chrec_not_analyzed_yet;
298
299 /* Reserved to the cases where the analyzer has detected an
300    undecidable property at compile time.  */
301 tree chrec_dont_know;
302
303 /* When the analyzer has detected that a property will never
304    happen, then it qualifies it with chrec_known.  */
305 tree chrec_known;
306
307 static GTY ((param_is (struct scev_info_str))) htab_t scalar_evolution_info;
308
309 \f
310 /* Constructs a new SCEV_INFO_STR structure for VAR and INSTANTIATED_BELOW.  */
311
312 static inline struct scev_info_str *
313 new_scev_info_str (basic_block instantiated_below, tree var)
314 {
315   struct scev_info_str *res;
316
317   res = ggc_alloc_scev_info_str ();
318   res->var = var;
319   res->chrec = chrec_not_analyzed_yet;
320   res->instantiated_below = instantiated_below;
321
322   return res;
323 }
324
325 /* Computes a hash function for database element ELT.  */
326
327 static hashval_t
328 hash_scev_info (const void *elt)
329 {
330   return SSA_NAME_VERSION (((const struct scev_info_str *) elt)->var);
331 }
332
333 /* Compares database elements E1 and E2.  */
334
335 static int
336 eq_scev_info (const void *e1, const void *e2)
337 {
338   const struct scev_info_str *elt1 = (const struct scev_info_str *) e1;
339   const struct scev_info_str *elt2 = (const struct scev_info_str *) e2;
340
341   return (elt1->var == elt2->var
342           && elt1->instantiated_below == elt2->instantiated_below);
343 }
344
345 /* Deletes database element E.  */
346
347 static void
348 del_scev_info (void *e)
349 {
350   ggc_free (e);
351 }
352
353 /* Get the scalar evolution of VAR for INSTANTIATED_BELOW basic block.
354    A first query on VAR returns chrec_not_analyzed_yet.  */
355
356 static tree *
357 find_var_scev_info (basic_block instantiated_below, tree var)
358 {
359   struct scev_info_str *res;
360   struct scev_info_str tmp;
361   PTR *slot;
362
363   tmp.var = var;
364   tmp.instantiated_below = instantiated_below;
365   slot = htab_find_slot (scalar_evolution_info, &tmp, INSERT);
366
367   if (!*slot)
368     *slot = new_scev_info_str (instantiated_below, var);
369   res = (struct scev_info_str *) *slot;
370
371   return &res->chrec;
372 }
373
374 /* Return true when CHREC contains symbolic names defined in
375    LOOP_NB.  */
376
377 bool
378 chrec_contains_symbols_defined_in_loop (const_tree chrec, unsigned loop_nb)
379 {
380   int i, n;
381
382   if (chrec == NULL_TREE)
383     return false;
384
385   if (is_gimple_min_invariant (chrec))
386     return false;
387
388   if (TREE_CODE (chrec) == SSA_NAME)
389     {
390       gimple def;
391       loop_p def_loop, loop;
392
393       if (SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (chrec))
394         return false;
395
396       def = SSA_NAME_DEF_STMT (chrec);
397       def_loop = loop_containing_stmt (def);
398       loop = get_loop (loop_nb);
399
400       if (def_loop == NULL)
401         return false;
402
403       if (loop == def_loop || flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
404         return true;
405
406       return false;
407     }
408
409   n = TREE_OPERAND_LENGTH (chrec);
410   for (i = 0; i < n; i++)
411     if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, i),
412                                                 loop_nb))
413       return true;
414   return false;
415 }
416
417 /* Return true when PHI is a loop-phi-node.  */
418
419 static bool
420 loop_phi_node_p (gimple phi)
421 {
422   /* The implementation of this function is based on the following
423      property: "all the loop-phi-nodes of a loop are contained in the
424      loop's header basic block".  */
425
426   return loop_containing_stmt (phi)->header == gimple_bb (phi);
427 }
428
429 /* Compute the scalar evolution for EVOLUTION_FN after crossing LOOP.
430    In general, in the case of multivariate evolutions we want to get
431    the evolution in different loops.  LOOP specifies the level for
432    which to get the evolution.
433
434    Example:
435
436    | for (j = 0; j < 100; j++)
437    |   {
438    |     for (k = 0; k < 100; k++)
439    |       {
440    |         i = k + j;   - Here the value of i is a function of j, k.
441    |       }
442    |      ... = i         - Here the value of i is a function of j.
443    |   }
444    | ... = i              - Here the value of i is a scalar.
445
446    Example:
447
448    | i_0 = ...
449    | loop_1 10 times
450    |   i_1 = phi (i_0, i_2)
451    |   i_2 = i_1 + 2
452    | endloop
453
454    This loop has the same effect as:
455    LOOP_1 has the same effect as:
456
457    | i_1 = i_0 + 20
458
459    The overall effect of the loop, "i_0 + 20" in the previous example,
460    is obtained by passing in the parameters: LOOP = 1,
461    EVOLUTION_FN = {i_0, +, 2}_1.
462 */
463
464 tree
465 compute_overall_effect_of_inner_loop (struct loop *loop, tree evolution_fn)
466 {
467   bool val = false;
468
469   if (evolution_fn == chrec_dont_know)
470     return chrec_dont_know;
471
472   else if (TREE_CODE (evolution_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
473     {
474       struct loop *inner_loop = get_chrec_loop (evolution_fn);
475
476       if (inner_loop == loop
477           || flow_loop_nested_p (loop, inner_loop))
478         {
479           tree nb_iter = number_of_latch_executions (inner_loop);
480
481           if (nb_iter == chrec_dont_know)
482             return chrec_dont_know;
483           else
484             {
485               tree res;
486
487               /* evolution_fn is the evolution function in LOOP.  Get
488                  its value in the nb_iter-th iteration.  */
489               res = chrec_apply (inner_loop->num, evolution_fn, nb_iter);
490
491               if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (res, loop->num))
492                 res = instantiate_parameters (loop, res);
493
494               /* Continue the computation until ending on a parent of LOOP.  */
495               return compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
496             }
497         }
498       else
499         return evolution_fn;
500      }
501
502   /* If the evolution function is an invariant, there is nothing to do.  */
503   else if (no_evolution_in_loop_p (evolution_fn, loop->num, &val) && val)
504     return evolution_fn;
505
506   else
507     return chrec_dont_know;
508 }
509
510 /* Determine whether the CHREC is always positive/negative.  If the expression
511    cannot be statically analyzed, return false, otherwise set the answer into
512    VALUE.  */
513
514 bool
515 chrec_is_positive (tree chrec, bool *value)
516 {
517   bool value0, value1, value2;
518   tree end_value, nb_iter;
519
520   switch (TREE_CODE (chrec))
521     {
522     case POLYNOMIAL_CHREC:
523       if (!chrec_is_positive (CHREC_LEFT (chrec), &value0)
524           || !chrec_is_positive (CHREC_RIGHT (chrec), &value1))
525         return false;
526
527       /* FIXME -- overflows.  */
528       if (value0 == value1)
529         {
530           *value = value0;
531           return true;
532         }
533
534       /* Otherwise the chrec is under the form: "{-197, +, 2}_1",
535          and the proof consists in showing that the sign never
536          changes during the execution of the loop, from 0 to
537          loop->nb_iterations.  */
538       if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
539         return false;
540
541       nb_iter = number_of_latch_executions (get_chrec_loop (chrec));
542       if (chrec_contains_undetermined (nb_iter))
543         return false;
544
545 #if 0
546       /* TODO -- If the test is after the exit, we may decrease the number of
547          iterations by one.  */
548       if (after_exit)
549         nb_iter = chrec_fold_minus (type, nb_iter, build_int_cst (type, 1));
550 #endif
551
552       end_value = chrec_apply (CHREC_VARIABLE (chrec), chrec, nb_iter);
553
554       if (!chrec_is_positive (end_value, &value2))
555         return false;
556
557       *value = value0;
558       return value0 == value1;
559
560     case INTEGER_CST:
561       *value = (tree_int_cst_sgn (chrec) == 1);
562       return true;
563
564     default:
565       return false;
566     }
567 }
568
569 /* Associate CHREC to SCALAR.  */
570
571 static void
572 set_scalar_evolution (basic_block instantiated_below, tree scalar, tree chrec)
573 {
574   tree *scalar_info;
575
576   if (TREE_CODE (scalar) != SSA_NAME)
577     return;
578
579   scalar_info = find_var_scev_info (instantiated_below, scalar);
580
581   if (dump_file)
582     {
583       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
584         {
585           fprintf (dump_file, "(set_scalar_evolution \n");
586           fprintf (dump_file, "  instantiated_below = %d \n",
587                    instantiated_below->index);
588           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
589           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
590           fprintf (dump_file, ")\n  (scalar_evolution = ");
591           print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
592           fprintf (dump_file, "))\n");
593         }
594       if (dump_flags & TDF_STATS)
595         nb_set_scev++;
596     }
597
598   *scalar_info = chrec;
599 }
600
601 /* Retrieve the chrec associated to SCALAR instantiated below
602    INSTANTIATED_BELOW block.  */
603
604 static tree
605 get_scalar_evolution (basic_block instantiated_below, tree scalar)
606 {
607   tree res;
608
609   if (dump_file)
610     {
611       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
612         {
613           fprintf (dump_file, "(get_scalar_evolution \n");
614           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
615           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
616           fprintf (dump_file, ")\n");
617         }
618       if (dump_flags & TDF_STATS)
619         nb_get_scev++;
620     }
621
622   switch (TREE_CODE (scalar))
623     {
624     case SSA_NAME:
625       res = *find_var_scev_info (instantiated_below, scalar);
626       break;
627
628     case REAL_CST:
629     case FIXED_CST:
630     case INTEGER_CST:
631       res = scalar;
632       break;
633
634     default:
635       res = chrec_not_analyzed_yet;
636       break;
637     }
638
639   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
640     {
641       fprintf (dump_file, "  (scalar_evolution = ");
642       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
643       fprintf (dump_file, "))\n");
644     }
645
646   return res;
647 }
648
649 /* Helper function for add_to_evolution.  Returns the evolution
650    function for an assignment of the form "a = b + c", where "a" and
651    "b" are on the strongly connected component.  CHREC_BEFORE is the
652    information that we already have collected up to this point.
653    TO_ADD is the evolution of "c".
654
655    When CHREC_BEFORE has an evolution part in LOOP_NB, add to this
656    evolution the expression TO_ADD, otherwise construct an evolution
657    part for this loop.  */
658
659 static tree
660 add_to_evolution_1 (unsigned loop_nb, tree chrec_before, tree to_add,
661                     gimple at_stmt)
662 {
663   tree type, left, right;
664   struct loop *loop = get_loop (loop_nb), *chloop;
665
666   switch (TREE_CODE (chrec_before))
667     {
668     case POLYNOMIAL_CHREC:
669       chloop = get_chrec_loop (chrec_before);
670       if (chloop == loop
671           || flow_loop_nested_p (chloop, loop))
672         {
673           unsigned var;
674
675           type = chrec_type (chrec_before);
676
677           /* When there is no evolution part in this loop, build it.  */
678           if (chloop != loop)
679             {
680               var = loop_nb;
681               left = chrec_before;
682               right = SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
683                 ? build_real (type, dconst0)
684                 : build_int_cst (type, 0);
685             }
686           else
687             {
688               var = CHREC_VARIABLE (chrec_before);
689               left = CHREC_LEFT (chrec_before);
690               right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
691             }
692
693           to_add = chrec_convert (type, to_add, at_stmt);
694           right = chrec_convert_rhs (type, right, at_stmt);
695           right = chrec_fold_plus (chrec_type (right), right, to_add);
696           return build_polynomial_chrec (var, left, right);
697         }
698       else
699         {
700           gcc_assert (flow_loop_nested_p (loop, chloop));
701
702           /* Search the evolution in LOOP_NB.  */
703           left = add_to_evolution_1 (loop_nb, CHREC_LEFT (chrec_before),
704                                      to_add, at_stmt);
705           right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
706           right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), right, at_stmt);
707           return build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec_before),
708                                          left, right);
709         }
710
711     default:
712       /* These nodes do not depend on a loop.  */
713       if (chrec_before == chrec_dont_know)
714         return chrec_dont_know;
715
716       left = chrec_before;
717       right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), to_add, at_stmt);
718       return build_polynomial_chrec (loop_nb, left, right);
719     }
720 }
721
722 /* Add TO_ADD to the evolution part of CHREC_BEFORE in the dimension
723    of LOOP_NB.
724
725    Description (provided for completeness, for those who read code in
726    a plane, and for my poor 62 bytes brain that would have forgotten
727    all this in the next two or three months):
728
729    The algorithm of translation of programs from the SSA representation
730    into the chrecs syntax is based on a pattern matching.  After having
731    reconstructed the overall tree expression for a loop, there are only
732    two cases that can arise:
733
734    1. a = loop-phi (init, a + expr)
735    2. a = loop-phi (init, expr)
736
737    where EXPR is either a scalar constant with respect to the analyzed
738    loop (this is a degree 0 polynomial), or an expression containing
739    other loop-phi definitions (these are higher degree polynomials).
740
741    Examples:
742
743    1.
744    | init = ...
745    | loop_1
746    |   a = phi (init, a + 5)
747    | endloop
748
749    2.
750    | inita = ...
751    | initb = ...
752    | loop_1
753    |   a = phi (inita, 2 * b + 3)
754    |   b = phi (initb, b + 1)
755    | endloop
756
757    For the first case, the semantics of the SSA representation is:
758
759    | a (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
760
761    that is, there is a loop index "x" that determines the scalar value
762    of the variable during the loop execution.  During the first
763    iteration, the value is that of the initial condition INIT, while
764    during the subsequent iterations, it is the sum of the initial
765    condition with the sum of all the values of EXPR from the initial
766    iteration to the before last considered iteration.
767
768    For the second case, the semantics of the SSA program is:
769
770    | a (x) = init, if x = 0;
771    |         expr (x - 1), otherwise.
772
773    The second case corresponds to the PEELED_CHREC, whose syntax is
774    close to the syntax of a loop-phi-node:
775
776    | phi (init, expr)  vs.  (init, expr)_x
777
778    The proof of the translation algorithm for the first case is a
779    proof by structural induction based on the degree of EXPR.
780
781    Degree 0:
782    When EXPR is a constant with respect to the analyzed loop, or in
783    other words when EXPR is a polynomial of degree 0, the evolution of
784    the variable A in the loop is an affine function with an initial
785    condition INIT, and a step EXPR.  In order to show this, we start
786    from the semantics of the SSA representation:
787
788    f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
789
790    and since "expr (j)" is a constant with respect to "j",
791
792    f (x) = init + x * expr
793
794    Finally, based on the semantics of the pure sum chrecs, by
795    identification we get the corresponding chrecs syntax:
796
797    f (x) = init * \binom{x}{0} + expr * \binom{x}{1}
798    f (x) -> {init, +, expr}_x
799
800    Higher degree:
801    Suppose that EXPR is a polynomial of degree N with respect to the
802    analyzed loop_x for which we have already determined that it is
803    written under the chrecs syntax:
804
805    | expr (x)  ->  {b_0, +, b_1, +, ..., +, b_{n-1}} (x)
806
807    We start from the semantics of the SSA program:
808
809    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
810    |
811    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1}
812    |                (b_0 * \binom{j}{0} + ... + b_{n-1} * \binom{j}{n-1})
813    |
814    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1}
815    |                \sum_{k = 0}^{n - 1} (b_k * \binom{j}{k})
816    |
817    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1}
818    |                (b_k * \sum_{j = 0}^{x - 1} \binom{j}{k})
819    |
820    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1}
821    |                (b_k * \binom{x}{k + 1})
822    |
823    | f (x) = init + b_0 * \binom{x}{1} + ...
824    |              + b_{n-1} * \binom{x}{n}
825    |
826    | f (x) = init * \binom{x}{0} + b_0 * \binom{x}{1} + ...
827    |                             + b_{n-1} * \binom{x}{n}
828    |
829
830    And finally from the definition of the chrecs syntax, we identify:
831    | f (x)  ->  {init, +, b_0, +, ..., +, b_{n-1}}_x
832
833    This shows the mechanism that stands behind the add_to_evolution
834    function.  An important point is that the use of symbolic
835    parameters avoids the need of an analysis schedule.
836
837    Example:
838
839    | inita = ...
840    | initb = ...
841    | loop_1
842    |   a = phi (inita, a + 2 + b)
843    |   b = phi (initb, b + 1)
844    | endloop
845
846    When analyzing "a", the algorithm keeps "b" symbolically:
847
848    | a  ->  {inita, +, 2 + b}_1
849
850    Then, after instantiation, the analyzer ends on the evolution:
851
852    | a  ->  {inita, +, 2 + initb, +, 1}_1
853
854 */
855
856 static tree
857 add_to_evolution (unsigned loop_nb, tree chrec_before, enum tree_code code,
858                   tree to_add, gimple at_stmt)
859 {
860   tree type = chrec_type (to_add);
861   tree res = NULL_TREE;
862
863   if (to_add == NULL_TREE)
864     return chrec_before;
865
866   /* TO_ADD is either a scalar, or a parameter.  TO_ADD is not
867      instantiated at this point.  */
868   if (TREE_CODE (to_add) == POLYNOMIAL_CHREC)
869     /* This should not happen.  */
870     return chrec_dont_know;
871
872   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
873     {
874       fprintf (dump_file, "(add_to_evolution \n");
875       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop_nb);
876       fprintf (dump_file, "  (chrec_before = ");
877       print_generic_expr (dump_file, chrec_before, 0);
878       fprintf (dump_file, ")\n  (to_add = ");
879       print_generic_expr (dump_file, to_add, 0);
880       fprintf (dump_file, ")\n");
881     }
882
883   if (code == MINUS_EXPR)
884     to_add = chrec_fold_multiply (type, to_add, SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
885                                   ? build_real (type, dconstm1)
886                                   : build_int_cst_type (type, -1));
887
888   res = add_to_evolution_1 (loop_nb, chrec_before, to_add, at_stmt);
889
890   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
891     {
892       fprintf (dump_file, "  (res = ");
893       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
894       fprintf (dump_file, "))\n");
895     }
896
897   return res;
898 }
899
900 \f
901
902 /* This section selects the loops that will be good candidates for the
903    scalar evolution analysis.  For the moment, greedily select all the
904    loop nests we could analyze.  */
905
906 /* For a loop with a single exit edge, return the COND_EXPR that
907    guards the exit edge.  If the expression is too difficult to
908    analyze, then give up.  */
909
910 gimple
911 get_loop_exit_condition (const struct loop *loop)
912 {
913   gimple res = NULL;
914   edge exit_edge = single_exit (loop);
915
916   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
917     fprintf (dump_file, "(get_loop_exit_condition \n  ");
918
919   if (exit_edge)
920     {
921       gimple stmt;
922
923       stmt = last_stmt (exit_edge->src);
924       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
925         res = stmt;
926     }
927
928   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
929     {
930       print_gimple_stmt (dump_file, res, 0, 0);
931       fprintf (dump_file, ")\n");
932     }
933
934   return res;
935 }
936
937 /* Recursively determine and enqueue the exit conditions for a loop.  */
938
939 static void
940 get_exit_conditions_rec (struct loop *loop,
941                          VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
942 {
943   if (!loop)
944     return;
945
946   /* Recurse on the inner loops, then on the next (sibling) loops.  */
947   get_exit_conditions_rec (loop->inner, exit_conditions);
948   get_exit_conditions_rec (loop->next, exit_conditions);
949
950   if (single_exit (loop))
951     {
952       gimple loop_condition = get_loop_exit_condition (loop);
953
954       if (loop_condition)
955         VEC_safe_push (gimple, heap, *exit_conditions, loop_condition);
956     }
957 }
958
959 /* Select the candidate loop nests for the analysis.  This function
960    initializes the EXIT_CONDITIONS array.  */
961
962 static void
963 select_loops_exit_conditions (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
964 {
965   struct loop *function_body = current_loops->tree_root;
966
967   get_exit_conditions_rec (function_body->inner, exit_conditions);
968 }
969
970 \f
971 /* Depth first search algorithm.  */
972
973 typedef enum t_bool {
974   t_false,
975   t_true,
976   t_dont_know
977 } t_bool;
978
979
980 static t_bool follow_ssa_edge (struct loop *loop, gimple, gimple, tree *, int);
981
982 /* Follow the ssa edge into the binary expression RHS0 CODE RHS1.
983    Return true if the strongly connected component has been found.  */
984
985 static t_bool
986 follow_ssa_edge_binary (struct loop *loop, gimple at_stmt,
987                         tree type, tree rhs0, enum tree_code code, tree rhs1,
988                         gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
989 {
990   t_bool res = t_false;
991   tree evol;
992
993   switch (code)
994     {
995     case POINTER_PLUS_EXPR:
996     case PLUS_EXPR:
997       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
998         {
999           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1000             {
1001               /* Match an assignment under the form:
1002                  "a = b + c".  */
1003
1004               /* We want only assignments of form "name + name" contribute to
1005                  LIMIT, as the other cases do not necessarily contribute to
1006                  the complexity of the expression.  */
1007               limit++;
1008
1009               evol = *evolution_of_loop;
1010               res = follow_ssa_edge
1011                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, &evol, limit);
1012
1013               if (res == t_true)
1014                 *evolution_of_loop = add_to_evolution
1015                   (loop->num,
1016                    chrec_convert (type, evol, at_stmt),
1017                    code, rhs1, at_stmt);
1018
1019               else if (res == t_false)
1020                 {
1021                   res = follow_ssa_edge
1022                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi,
1023                      evolution_of_loop, limit);
1024
1025                   if (res == t_true)
1026                     *evolution_of_loop = add_to_evolution
1027                       (loop->num,
1028                        chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt),
1029                        code, rhs0, at_stmt);
1030
1031                   else if (res == t_dont_know)
1032                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1033                 }
1034
1035               else if (res == t_dont_know)
1036                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1037             }
1038
1039           else
1040             {
1041               /* Match an assignment under the form:
1042                  "a = b + ...".  */
1043               res = follow_ssa_edge
1044                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi,
1045                  evolution_of_loop, limit);
1046               if (res == t_true)
1047                 *evolution_of_loop = add_to_evolution
1048                   (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop,
1049                                              at_stmt),
1050                    code, rhs1, at_stmt);
1051
1052               else if (res == t_dont_know)
1053                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1054             }
1055         }
1056
1057       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1058         {
1059           /* Match an assignment under the form:
1060              "a = ... + c".  */
1061           res = follow_ssa_edge
1062             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi,
1063              evolution_of_loop, limit);
1064           if (res == t_true)
1065             *evolution_of_loop = add_to_evolution
1066               (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop,
1067                                          at_stmt),
1068                code, rhs0, at_stmt);
1069
1070           else if (res == t_dont_know)
1071             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1072         }
1073
1074       else
1075         /* Otherwise, match an assignment under the form:
1076            "a = ... + ...".  */
1077         /* And there is nothing to do.  */
1078         res = t_false;
1079       break;
1080
1081     case MINUS_EXPR:
1082       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 - rhs1".  */
1083       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1084         {
1085           /* Match an assignment under the form:
1086              "a = b - ...".  */
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           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1092             limit++;
1093
1094           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi,
1095                                  evolution_of_loop, limit);
1096           if (res == t_true)
1097             *evolution_of_loop = add_to_evolution
1098               (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt),
1099                MINUS_EXPR, rhs1, at_stmt);
1100
1101           else if (res == t_dont_know)
1102             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1103         }
1104       else
1105         /* Otherwise, match an assignment under the form:
1106            "a = ... - ...".  */
1107         /* And there is nothing to do.  */
1108         res = t_false;
1109       break;
1110
1111     default:
1112       res = t_false;
1113     }
1114
1115   return res;
1116 }
1117
1118 /* Follow the ssa edge into the expression EXPR.
1119    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1120
1121 static t_bool
1122 follow_ssa_edge_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt, tree expr,
1123                       gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1124 {
1125   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1126   tree type = TREE_TYPE (expr), rhs0, rhs1;
1127   t_bool res;
1128
1129   /* The EXPR is one of the following cases:
1130      - an SSA_NAME,
1131      - an INTEGER_CST,
1132      - a PLUS_EXPR,
1133      - a POINTER_PLUS_EXPR,
1134      - a MINUS_EXPR,
1135      - an ASSERT_EXPR,
1136      - other cases are not yet handled.  */
1137
1138   switch (code)
1139     {
1140     CASE_CONVERT:
1141       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1142       res = follow_ssa_edge_expr (loop, at_stmt, TREE_OPERAND (expr, 0),
1143                                   halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1144       *evolution_of_loop = chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt);
1145       break;
1146
1147     case INTEGER_CST:
1148       /* This assignment is under the form "a_1 = 7".  */
1149       res = t_false;
1150       break;
1151
1152     case SSA_NAME:
1153       /* This assignment is under the form: "a_1 = b_2".  */
1154       res = follow_ssa_edge
1155         (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (expr), halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1156       break;
1157
1158     case POINTER_PLUS_EXPR:
1159     case PLUS_EXPR:
1160     case MINUS_EXPR:
1161       /* This case is under the form "rhs0 +- rhs1".  */
1162       rhs0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1163       rhs1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1164       type = TREE_TYPE (rhs0);
1165       STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs0);
1166       STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs1);
1167       res = follow_ssa_edge_binary (loop, at_stmt, type, rhs0, code, rhs1,
1168                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1169       break;
1170
1171     case ADDR_EXPR:
1172       /* Handle &MEM[ptr + CST] which is equivalent to POINTER_PLUS_EXPR.  */
1173       if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (expr, 0)) == MEM_REF)
1174         {
1175           expr = TREE_OPERAND (expr, 0);
1176           rhs0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1177           rhs1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1178           type = TREE_TYPE (rhs0);
1179           STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs0);
1180           STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs1);
1181           res = follow_ssa_edge_binary (loop, at_stmt, type,
1182                                         rhs0, POINTER_PLUS_EXPR, rhs1,
1183                                         halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1184         }
1185       else
1186         res = t_false;
1187       break;
1188
1189     case ASSERT_EXPR:
1190       /* This assignment is of the form: "a_1 = ASSERT_EXPR <a_2, ...>"
1191          It must be handled as a copy assignment of the form a_1 = a_2.  */
1192       rhs0 = ASSERT_EXPR_VAR (expr);
1193       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1194         res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0),
1195                                halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1196       else
1197         res = t_false;
1198       break;
1199
1200     default:
1201       res = t_false;
1202       break;
1203     }
1204
1205   return res;
1206 }
1207
1208 /* Follow the ssa edge into the right hand side of an assignment STMT.
1209    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1210
1211 static t_bool
1212 follow_ssa_edge_in_rhs (struct loop *loop, gimple stmt,
1213                         gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1214 {
1215   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1216   tree type = gimple_expr_type (stmt), rhs1, rhs2;
1217   t_bool res;
1218
1219   switch (code)
1220     {
1221     CASE_CONVERT:
1222       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1223       res = follow_ssa_edge_expr (loop, stmt, gimple_assign_rhs1 (stmt),
1224                                   halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1225       *evolution_of_loop = chrec_convert (type, *evolution_of_loop, stmt);
1226       break;
1227
1228     case POINTER_PLUS_EXPR:
1229     case PLUS_EXPR:
1230     case MINUS_EXPR:
1231       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1232       rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1233       type = TREE_TYPE (rhs1);
1234       res = follow_ssa_edge_binary (loop, stmt, type, rhs1, code, rhs2,
1235                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1236       break;
1237
1238     default:
1239       if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1240         res = follow_ssa_edge_expr (loop, stmt, gimple_assign_rhs1 (stmt),
1241                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1242       else
1243         res = t_false;
1244       break;
1245     }
1246
1247   return res;
1248 }
1249
1250 /* Checks whether the I-th argument of a PHI comes from a backedge.  */
1251
1252 static bool
1253 backedge_phi_arg_p (gimple phi, int i)
1254 {
1255   const_edge e = gimple_phi_arg_edge (phi, i);
1256
1257   /* We would in fact like to test EDGE_DFS_BACK here, but we do not care
1258      about updating it anywhere, and this should work as well most of the
1259      time.  */
1260   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1261     return true;
1262
1263   return false;
1264 }
1265
1266 /* Helper function for one branch of the condition-phi-node.  Return
1267    true if the strongly connected component has been found following
1268    this path.  */
1269
1270 static inline t_bool
1271 follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (int i,
1272                                          struct loop *loop,
1273                                          gimple condition_phi,
1274                                          gimple halting_phi,
1275                                          tree *evolution_of_branch,
1276                                          tree init_cond, int limit)
1277 {
1278   tree branch = PHI_ARG_DEF (condition_phi, i);
1279   *evolution_of_branch = chrec_dont_know;
1280
1281   /* Do not follow back edges (they must belong to an irreducible loop, which
1282      we really do not want to worry about).  */
1283   if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1284     return t_false;
1285
1286   if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1287     {
1288       *evolution_of_branch = init_cond;
1289       return follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (branch), halting_phi,
1290                               evolution_of_branch, limit);
1291     }
1292
1293   /* This case occurs when one of the condition branches sets
1294      the variable to a constant: i.e. a phi-node like
1295      "a_2 = PHI <a_7(5), 2(6)>;".
1296
1297      FIXME:  This case have to be refined correctly:
1298      in some cases it is possible to say something better than
1299      chrec_dont_know, for example using a wrap-around notation.  */
1300   return t_false;
1301 }
1302
1303 /* This function merges the branches of a condition-phi-node in a
1304    loop.  */
1305
1306 static t_bool
1307 follow_ssa_edge_in_condition_phi (struct loop *loop,
1308                                   gimple condition_phi,
1309                                   gimple halting_phi,
1310                                   tree *evolution_of_loop, int limit)
1311 {
1312   int i, n;
1313   tree init = *evolution_of_loop;
1314   tree evolution_of_branch;
1315   t_bool res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (0, loop, condition_phi,
1316                                                         halting_phi,
1317                                                         &evolution_of_branch,
1318                                                         init, limit);
1319   if (res == t_false || res == t_dont_know)
1320     return res;
1321
1322   *evolution_of_loop = evolution_of_branch;
1323
1324   n = gimple_phi_num_args (condition_phi);
1325   for (i = 1; i < n; i++)
1326     {
1327       /* Quickly give up when the evolution of one of the branches is
1328          not known.  */
1329       if (*evolution_of_loop == chrec_dont_know)
1330         return t_true;
1331
1332       /* Increase the limit by the PHI argument number to avoid exponential
1333          time and memory complexity.  */
1334       res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (i, loop, condition_phi,
1335                                                      halting_phi,
1336                                                      &evolution_of_branch,
1337                                                      init, limit + i);
1338       if (res == t_false || res == t_dont_know)
1339         return res;
1340
1341       *evolution_of_loop = chrec_merge (*evolution_of_loop,
1342                                         evolution_of_branch);
1343     }
1344
1345   return t_true;
1346 }
1347
1348 /* Follow an SSA edge in an inner loop.  It computes the overall
1349    effect of the loop, and following the symbolic initial conditions,
1350    it follows the edges in the parent loop.  The inner loop is
1351    considered as a single statement.  */
1352
1353 static t_bool
1354 follow_ssa_edge_inner_loop_phi (struct loop *outer_loop,
1355                                 gimple loop_phi_node,
1356                                 gimple halting_phi,
1357                                 tree *evolution_of_loop, int limit)
1358 {
1359   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1360   tree ev = analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1361
1362   /* Sometimes, the inner loop is too difficult to analyze, and the
1363      result of the analysis is a symbolic parameter.  */
1364   if (ev == PHI_RESULT (loop_phi_node))
1365     {
1366       t_bool res = t_false;
1367       int i, n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1368
1369       for (i = 0; i < n; i++)
1370         {
1371           tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1372           basic_block bb;
1373
1374           /* Follow the edges that exit the inner loop.  */
1375           bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1376           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1377             res = follow_ssa_edge_expr (outer_loop, loop_phi_node,
1378                                         arg, halting_phi,
1379                                         evolution_of_loop, limit);
1380           if (res == t_true)
1381             break;
1382         }
1383
1384       /* If the path crosses this loop-phi, give up.  */
1385       if (res == t_true)
1386         *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1387
1388       return res;
1389     }
1390
1391   /* Otherwise, compute the overall effect of the inner loop.  */
1392   ev = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, ev);
1393   return follow_ssa_edge_expr (outer_loop, loop_phi_node, ev, halting_phi,
1394                                evolution_of_loop, limit);
1395 }
1396
1397 /* Follow an SSA edge from a loop-phi-node to itself, constructing a
1398    path that is analyzed on the return walk.  */
1399
1400 static t_bool
1401 follow_ssa_edge (struct loop *loop, gimple def, gimple halting_phi,
1402                  tree *evolution_of_loop, int limit)
1403 {
1404   struct loop *def_loop;
1405
1406   if (gimple_nop_p (def))
1407     return t_false;
1408
1409   /* Give up if the path is longer than the MAX that we allow.  */
1410   if (limit > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
1411     return t_dont_know;
1412
1413   def_loop = loop_containing_stmt (def);
1414
1415   switch (gimple_code (def))
1416     {
1417     case GIMPLE_PHI:
1418       if (!loop_phi_node_p (def))
1419         /* DEF is a condition-phi-node.  Follow the branches, and
1420            record their evolutions.  Finally, merge the collected
1421            information and set the approximation to the main
1422            variable.  */
1423         return follow_ssa_edge_in_condition_phi
1424           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1425
1426       /* When the analyzed phi is the halting_phi, the
1427          depth-first search is over: we have found a path from
1428          the halting_phi to itself in the loop.  */
1429       if (def == halting_phi)
1430         return t_true;
1431
1432       /* Otherwise, the evolution of the HALTING_PHI depends
1433          on the evolution of another loop-phi-node, i.e. the
1434          evolution function is a higher degree polynomial.  */
1435       if (def_loop == loop)
1436         return t_false;
1437
1438       /* Inner loop.  */
1439       if (flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
1440         return follow_ssa_edge_inner_loop_phi
1441           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit + 1);
1442
1443       /* Outer loop.  */
1444       return t_false;
1445
1446     case GIMPLE_ASSIGN:
1447       return follow_ssa_edge_in_rhs (loop, def, halting_phi,
1448                                      evolution_of_loop, limit);
1449
1450     default:
1451       /* At this level of abstraction, the program is just a set
1452          of GIMPLE_ASSIGNs and PHI_NODEs.  In principle there is no
1453          other node to be handled.  */
1454       return t_false;
1455     }
1456 }
1457
1458 \f
1459
1460 /* Given a LOOP_PHI_NODE, this function determines the evolution
1461    function from LOOP_PHI_NODE to LOOP_PHI_NODE in the loop.  */
1462
1463 static tree
1464 analyze_evolution_in_loop (gimple loop_phi_node,
1465                            tree init_cond)
1466 {
1467   int i, n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1468   tree evolution_function = chrec_not_analyzed_yet;
1469   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1470   basic_block bb;
1471
1472   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1473     {
1474       fprintf (dump_file, "(analyze_evolution_in_loop \n");
1475       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = ");
1476       print_gimple_stmt (dump_file, loop_phi_node, 0, 0);
1477       fprintf (dump_file, ")\n");
1478     }
1479
1480   for (i = 0; i < n; i++)
1481     {
1482       tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1483       gimple ssa_chain;
1484       tree ev_fn;
1485       t_bool res;
1486
1487       /* Select the edges that enter the loop body.  */
1488       bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1489       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1490         continue;
1491
1492       if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1493         {
1494           bool val = false;
1495
1496           ssa_chain = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
1497
1498           /* Pass in the initial condition to the follow edge function.  */
1499           ev_fn = init_cond;
1500           res = follow_ssa_edge (loop, ssa_chain, loop_phi_node, &ev_fn, 0);
1501
1502           /* If ev_fn has no evolution in the inner loop, and the
1503              init_cond is not equal to ev_fn, then we have an
1504              ambiguity between two possible values, as we cannot know
1505              the number of iterations at this point.  */
1506           if (TREE_CODE (ev_fn) != POLYNOMIAL_CHREC
1507               && no_evolution_in_loop_p (ev_fn, loop->num, &val) && val
1508               && !operand_equal_p (init_cond, ev_fn, 0))
1509             ev_fn = chrec_dont_know;
1510         }
1511       else
1512         res = t_false;
1513
1514       /* When it is impossible to go back on the same
1515          loop_phi_node by following the ssa edges, the
1516          evolution is represented by a peeled chrec, i.e. the
1517          first iteration, EV_FN has the value INIT_COND, then
1518          all the other iterations it has the value of ARG.
1519          For the moment, PEELED_CHREC nodes are not built.  */
1520       if (res != t_true)
1521         ev_fn = chrec_dont_know;
1522
1523       /* When there are multiple back edges of the loop (which in fact never
1524          happens currently, but nevertheless), merge their evolutions.  */
1525       evolution_function = chrec_merge (evolution_function, ev_fn);
1526     }
1527
1528   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1529     {
1530       fprintf (dump_file, "  (evolution_function = ");
1531       print_generic_expr (dump_file, evolution_function, 0);
1532       fprintf (dump_file, "))\n");
1533     }
1534
1535   return evolution_function;
1536 }
1537
1538 /* Given a loop-phi-node, return the initial conditions of the
1539    variable on entry of the loop.  When the CCP has propagated
1540    constants into the loop-phi-node, the initial condition is
1541    instantiated, otherwise the initial condition is kept symbolic.
1542    This analyzer does not analyze the evolution outside the current
1543    loop, and leaves this task to the on-demand tree reconstructor.  */
1544
1545 static tree
1546 analyze_initial_condition (gimple loop_phi_node)
1547 {
1548   int i, n;
1549   tree init_cond = chrec_not_analyzed_yet;
1550   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1551
1552   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1553     {
1554       fprintf (dump_file, "(analyze_initial_condition \n");
1555       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = \n");
1556       print_gimple_stmt (dump_file, loop_phi_node, 0, 0);
1557       fprintf (dump_file, ")\n");
1558     }
1559
1560   n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1561   for (i = 0; i < n; i++)
1562     {
1563       tree branch = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1564       basic_block bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1565
1566       /* When the branch is oriented to the loop's body, it does
1567          not contribute to the initial condition.  */
1568       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1569         continue;
1570
1571       if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1572         {
1573           init_cond = branch;
1574           continue;
1575         }
1576
1577       if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1578         {
1579           init_cond = chrec_dont_know;
1580           break;
1581         }
1582
1583       init_cond = chrec_merge (init_cond, branch);
1584     }
1585
1586   /* Ooops -- a loop without an entry???  */
1587   if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1588     init_cond = chrec_dont_know;
1589
1590   /* During early loop unrolling we do not have fully constant propagated IL.
1591      Handle degenerate PHIs here to not miss important unrollings.  */
1592   if (TREE_CODE (init_cond) == SSA_NAME)
1593     {
1594       gimple def = SSA_NAME_DEF_STMT (init_cond);
1595       tree res;
1596       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI
1597           && (res = degenerate_phi_result (def)) != NULL_TREE
1598           /* Only allow invariants here, otherwise we may break
1599              loop-closed SSA form.  */
1600           && is_gimple_min_invariant (res))
1601         init_cond = res;
1602     }
1603
1604   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1605     {
1606       fprintf (dump_file, "  (init_cond = ");
1607       print_generic_expr (dump_file, init_cond, 0);
1608       fprintf (dump_file, "))\n");
1609     }
1610
1611   return init_cond;
1612 }
1613
1614 /* Analyze the scalar evolution for LOOP_PHI_NODE.  */
1615
1616 static tree
1617 interpret_loop_phi (struct loop *loop, gimple loop_phi_node)
1618 {
1619   tree res;
1620   struct loop *phi_loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1621   tree init_cond;
1622
1623   if (phi_loop != loop)
1624     {
1625       struct loop *subloop;
1626       tree evolution_fn = analyze_scalar_evolution
1627         (phi_loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1628
1629       /* Dive one level deeper.  */
1630       subloop = superloop_at_depth (phi_loop, loop_depth (loop) + 1);
1631
1632       /* Interpret the subloop.  */
1633       res = compute_overall_effect_of_inner_loop (subloop, evolution_fn);
1634       return res;
1635     }
1636
1637   /* Otherwise really interpret the loop phi.  */
1638   init_cond = analyze_initial_condition (loop_phi_node);
1639   res = analyze_evolution_in_loop (loop_phi_node, init_cond);
1640
1641   /* Verify we maintained the correct initial condition throughout
1642      possible conversions in the SSA chain.  */
1643   if (res != chrec_dont_know)
1644     {
1645       tree new_init = res;
1646       if (CONVERT_EXPR_P (res)
1647           && TREE_CODE (TREE_OPERAND (res, 0)) == POLYNOMIAL_CHREC)
1648         new_init = fold_convert (TREE_TYPE (res),
1649                                  CHREC_LEFT (TREE_OPERAND (res, 0)));
1650       else if (TREE_CODE (res) == POLYNOMIAL_CHREC)
1651         new_init = CHREC_LEFT (res);
1652       STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (new_init);
1653       gcc_assert (TREE_CODE (new_init) != POLYNOMIAL_CHREC);
1654       if (!operand_equal_p (init_cond, new_init, 0))
1655         return chrec_dont_know;
1656     }
1657
1658   return res;
1659 }
1660
1661 /* This function merges the branches of a condition-phi-node,
1662    contained in the outermost loop, and whose arguments are already
1663    analyzed.  */
1664
1665 static tree
1666 interpret_condition_phi (struct loop *loop, gimple condition_phi)
1667 {
1668   int i, n = gimple_phi_num_args (condition_phi);
1669   tree res = chrec_not_analyzed_yet;
1670
1671   for (i = 0; i < n; i++)
1672     {
1673       tree branch_chrec;
1674
1675       if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1676         {
1677           res = chrec_dont_know;
1678           break;
1679         }
1680
1681       branch_chrec = analyze_scalar_evolution
1682         (loop, PHI_ARG_DEF (condition_phi, i));
1683
1684       res = chrec_merge (res, branch_chrec);
1685     }
1686
1687   return res;
1688 }
1689
1690 /* Interpret the operation RHS1 OP RHS2.  If we didn't
1691    analyze this node before, follow the definitions until ending
1692    either on an analyzed GIMPLE_ASSIGN, or on a loop-phi-node.  On the
1693    return path, this function propagates evolutions (ala constant copy
1694    propagation).  OPND1 is not a GIMPLE expression because we could
1695    analyze the effect of an inner loop: see interpret_loop_phi.  */
1696
1697 static tree
1698 interpret_rhs_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt,
1699                     tree type, tree rhs1, enum tree_code code, tree rhs2)
1700 {
1701   tree res, chrec1, chrec2;
1702
1703   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1704     {
1705       if (is_gimple_min_invariant (rhs1))
1706         return chrec_convert (type, rhs1, at_stmt);
1707
1708       if (code == SSA_NAME)
1709         return chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, rhs1),
1710                               at_stmt);
1711
1712       if (code == ASSERT_EXPR)
1713         {
1714           rhs1 = ASSERT_EXPR_VAR (rhs1);
1715           return chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, rhs1),
1716                                 at_stmt);
1717         }
1718
1719       return chrec_dont_know;
1720     }
1721
1722   switch (code)
1723     {
1724     case POINTER_PLUS_EXPR:
1725       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1726       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1727       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1728       chrec2 = chrec_convert (sizetype, chrec2, at_stmt);
1729       res = chrec_fold_plus (type, chrec1, chrec2);
1730       break;
1731
1732     case PLUS_EXPR:
1733       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1734       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1735       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1736       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1737       res = chrec_fold_plus (type, chrec1, chrec2);
1738       break;
1739
1740     case MINUS_EXPR:
1741       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1742       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1743       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1744       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1745       res = chrec_fold_minus (type, chrec1, chrec2);
1746       break;
1747
1748     case NEGATE_EXPR:
1749       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1750       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1751       /* TYPE may be integer, real or complex, so use fold_convert.  */
1752       res = chrec_fold_multiply (type, chrec1,
1753                                  fold_convert (type, integer_minus_one_node));
1754       break;
1755
1756     case BIT_NOT_EXPR:
1757       /* Handle ~X as -1 - X.  */
1758       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1759       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1760       res = chrec_fold_minus (type,
1761                               fold_convert (type, integer_minus_one_node),
1762                               chrec1);
1763       break;
1764
1765     case MULT_EXPR:
1766       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1767       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1768       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1769       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1770       res = chrec_fold_multiply (type, chrec1, chrec2);
1771       break;
1772
1773     CASE_CONVERT:
1774       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1775       res = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1776       break;
1777
1778     default:
1779       res = chrec_dont_know;
1780       break;
1781     }
1782
1783   return res;
1784 }
1785
1786 /* Interpret the expression EXPR.  */
1787
1788 static tree
1789 interpret_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt, tree expr)
1790 {
1791   enum tree_code code;
1792   tree type = TREE_TYPE (expr), op0, op1;
1793
1794   if (automatically_generated_chrec_p (expr))
1795     return expr;
1796
1797   if (TREE_CODE (expr) == POLYNOMIAL_CHREC)
1798     return chrec_dont_know;
1799
1800   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1801
1802   return interpret_rhs_expr (loop, at_stmt, type,
1803                              op0, code, op1);
1804 }
1805
1806 /* Interpret the rhs of the assignment STMT.  */
1807
1808 static tree
1809 interpret_gimple_assign (struct loop *loop, gimple stmt)
1810 {
1811   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
1812   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1813
1814   return interpret_rhs_expr (loop, stmt, type,
1815                              gimple_assign_rhs1 (stmt), code,
1816                              gimple_assign_rhs2 (stmt));
1817 }
1818
1819 \f
1820
1821 /* This section contains all the entry points:
1822    - number_of_iterations_in_loop,
1823    - analyze_scalar_evolution,
1824    - instantiate_parameters.
1825 */
1826
1827 /* Compute and return the evolution function in WRTO_LOOP, the nearest
1828    common ancestor of DEF_LOOP and USE_LOOP.  */
1829
1830 static tree
1831 compute_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop,
1832                                   struct loop *def_loop,
1833                                   tree ev)
1834 {
1835   bool val;
1836   tree res;
1837
1838   if (def_loop == wrto_loop)
1839     return ev;
1840
1841   def_loop = superloop_at_depth (def_loop, loop_depth (wrto_loop) + 1);
1842   res = compute_overall_effect_of_inner_loop (def_loop, ev);
1843
1844   if (no_evolution_in_loop_p (res, wrto_loop->num, &val) && val)
1845     return res;
1846
1847   return analyze_scalar_evolution_1 (wrto_loop, res, chrec_not_analyzed_yet);
1848 }
1849
1850 /* Helper recursive function.  */
1851
1852 static tree
1853 analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *loop, tree var, tree res)
1854 {
1855   tree type = TREE_TYPE (var);
1856   gimple def;
1857   basic_block bb;
1858   struct loop *def_loop;
1859
1860   if (loop == NULL || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1861     return chrec_dont_know;
1862
1863   if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1864     return interpret_expr (loop, NULL, var);
1865
1866   def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1867   bb = gimple_bb (def);
1868   def_loop = bb ? bb->loop_father : NULL;
1869
1870   if (bb == NULL
1871       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1872     {
1873       /* Keep the symbolic form.  */
1874       res = var;
1875       goto set_and_end;
1876     }
1877
1878   if (res != chrec_not_analyzed_yet)
1879     {
1880       if (loop != bb->loop_father)
1881         res = compute_scalar_evolution_in_loop
1882             (find_common_loop (loop, bb->loop_father), bb->loop_father, res);
1883
1884       goto set_and_end;
1885     }
1886
1887   if (loop != def_loop)
1888     {
1889       res = analyze_scalar_evolution_1 (def_loop, var, chrec_not_analyzed_yet);
1890       res = compute_scalar_evolution_in_loop (loop, def_loop, res);
1891
1892       goto set_and_end;
1893     }
1894
1895   switch (gimple_code (def))
1896     {
1897     case GIMPLE_ASSIGN:
1898       res = interpret_gimple_assign (loop, def);
1899       break;
1900
1901     case GIMPLE_PHI:
1902       if (loop_phi_node_p (def))
1903         res = interpret_loop_phi (loop, def);
1904       else
1905         res = interpret_condition_phi (loop, def);
1906       break;
1907
1908     default:
1909       res = chrec_dont_know;
1910       break;
1911     }
1912
1913  set_and_end:
1914
1915   /* Keep the symbolic form.  */
1916   if (res == chrec_dont_know)
1917     res = var;
1918
1919   if (loop == def_loop)
1920     set_scalar_evolution (block_before_loop (loop), var, res);
1921
1922   return res;
1923 }
1924
1925 /* Analyzes and returns the scalar evolution of the ssa_name VAR in
1926    LOOP.  LOOP is the loop in which the variable is used.
1927
1928    Example of use: having a pointer VAR to a SSA_NAME node, STMT a
1929    pointer to the statement that uses this variable, in order to
1930    determine the evolution function of the variable, use the following
1931    calls:
1932
1933    loop_p loop = loop_containing_stmt (stmt);
1934    tree chrec_with_symbols = analyze_scalar_evolution (loop, var);
1935    tree chrec_instantiated = instantiate_parameters (loop, chrec_with_symbols);
1936 */
1937
1938 tree
1939 analyze_scalar_evolution (struct loop *loop, tree var)
1940 {
1941   tree res;
1942
1943   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1944     {
1945       fprintf (dump_file, "(analyze_scalar_evolution \n");
1946       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
1947       fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
1948       print_generic_expr (dump_file, var, 0);
1949       fprintf (dump_file, ")\n");
1950     }
1951
1952   res = get_scalar_evolution (block_before_loop (loop), var);
1953   res = analyze_scalar_evolution_1 (loop, var, res);
1954
1955   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1956     fprintf (dump_file, ")\n");
1957
1958   return res;
1959 }
1960
1961 /* Analyze scalar evolution of use of VERSION in USE_LOOP with respect to
1962    WRTO_LOOP (which should be a superloop of USE_LOOP)
1963
1964    FOLDED_CASTS is set to true if resolve_mixers used
1965    chrec_convert_aggressive (TODO -- not really, we are way too conservative
1966    at the moment in order to keep things simple).
1967
1968    To illustrate the meaning of USE_LOOP and WRTO_LOOP, consider the following
1969    example:
1970
1971    for (i = 0; i < 100; i++)                    -- loop 1
1972      {
1973        for (j = 0; j < 100; j++)                -- loop 2
1974          {
1975            k1 = i;
1976            k2 = j;
1977
1978            use2 (k1, k2);
1979
1980            for (t = 0; t < 100; t++)            -- loop 3
1981              use3 (k1, k2);
1982
1983          }
1984        use1 (k1, k2);
1985      }
1986
1987    Both k1 and k2 are invariants in loop3, thus
1988      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop3, loop3, k1) = k1
1989      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop3, loop3, k2) = k2
1990
1991    As they are invariant, it does not matter whether we consider their
1992    usage in loop 3 or loop 2, hence
1993      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop3, k1) =
1994        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop2, k1) = i
1995      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop3, k2) =
1996        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop2, k2) = [0,+,1]_2
1997
1998    Similarly for their evolutions with respect to loop 1.  The values of K2
1999    in the use in loop 2 vary independently on loop 1, thus we cannot express
2000    the evolution with respect to loop 1:
2001      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop3, k1) =
2002        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop2, k1) = [0,+,1]_1
2003      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop3, k2) =
2004        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop2, k2) = dont_know
2005
2006    The value of k2 in the use in loop 1 is known, though:
2007      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop1, k1) = [0,+,1]_1
2008      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop1, k2) = 100
2009    */
2010
2011 static tree
2012 analyze_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop,
2013                                   tree version, bool *folded_casts)
2014 {
2015   bool val = false;
2016   tree ev = version, tmp;
2017
2018   /* We cannot just do
2019
2020      tmp = analyze_scalar_evolution (use_loop, version);
2021      ev = resolve_mixers (wrto_loop, tmp);
2022
2023      as resolve_mixers would query the scalar evolution with respect to
2024      wrto_loop.  For example, in the situation described in the function
2025      comment, suppose that wrto_loop = loop1, use_loop = loop3 and
2026      version = k2.  Then
2027
2028      analyze_scalar_evolution (use_loop, version) = k2
2029
2030      and resolve_mixers (loop1, k2) finds that the value of k2 in loop 1
2031      is 100, which is a wrong result, since we are interested in the
2032      value in loop 3.
2033
2034      Instead, we need to proceed from use_loop to wrto_loop loop by loop,
2035      each time checking that there is no evolution in the inner loop.  */
2036
2037   if (folded_casts)
2038     *folded_casts = false;
2039   while (1)
2040     {
2041       tmp = analyze_scalar_evolution (use_loop, ev);
2042       ev = resolve_mixers (use_loop, tmp);
2043
2044       if (folded_casts && tmp != ev)
2045         *folded_casts = true;
2046
2047       if (use_loop == wrto_loop)
2048         return ev;
2049
2050       /* If the value of the use changes in the inner loop, we cannot express
2051          its value in the outer loop (we might try to return interval chrec,
2052          but we do not have a user for it anyway)  */
2053       if (!no_evolution_in_loop_p (ev, use_loop->num, &val)
2054           || !val)
2055         return chrec_dont_know;
2056
2057       use_loop = loop_outer (use_loop);
2058     }
2059 }
2060
2061 /* Returns from CACHE the value for VERSION instantiated below
2062    INSTANTIATED_BELOW block.  */
2063
2064 static tree
2065 get_instantiated_value (htab_t cache, basic_block instantiated_below,
2066                         tree version)
2067 {
2068   struct scev_info_str *info, pattern;
2069
2070   pattern.var = version;
2071   pattern.instantiated_below = instantiated_below;
2072   info = (struct scev_info_str *) htab_find (cache, &pattern);
2073
2074   if (info)
2075     return info->chrec;
2076   else
2077     return NULL_TREE;
2078 }
2079
2080 /* Sets in CACHE the value of VERSION instantiated below basic block
2081    INSTANTIATED_BELOW to VAL.  */
2082
2083 static void
2084 set_instantiated_value (htab_t cache, basic_block instantiated_below,
2085                         tree version, tree val)
2086 {
2087   struct scev_info_str *info, pattern;
2088   PTR *slot;
2089
2090   pattern.var = version;
2091   pattern.instantiated_below = instantiated_below;
2092   slot = htab_find_slot (cache, &pattern, INSERT);
2093
2094   if (!*slot)
2095     *slot = new_scev_info_str (instantiated_below, version);
2096   info = (struct scev_info_str *) *slot;
2097   info->chrec = val;
2098 }
2099
2100 /* Return the closed_loop_phi node for VAR.  If there is none, return
2101    NULL_TREE.  */
2102
2103 static tree
2104 loop_closed_phi_def (tree var)
2105 {
2106   struct loop *loop;
2107   edge exit;
2108   gimple phi;
2109   gimple_stmt_iterator psi;
2110
2111   if (var == NULL_TREE
2112       || TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
2113     return NULL_TREE;
2114
2115   loop = loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
2116   exit = single_exit (loop);
2117   if (!exit)
2118     return NULL_TREE;
2119
2120   for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
2121     {
2122       phi = gsi_stmt (psi);
2123       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == var)
2124         return PHI_RESULT (phi);
2125     }
2126
2127   return NULL_TREE;
2128 }
2129
2130 static tree instantiate_scev_r (basic_block, struct loop *, tree, bool,
2131                                 htab_t, int);
2132
2133 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2134    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2135
2136    CHREC is an SSA_NAME to be instantiated.
2137
2138    CACHE is the cache of already instantiated values.
2139
2140    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2141    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2142    the chrec is preserved.
2143
2144    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2145    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2146
2147 static tree
2148 instantiate_scev_name (basic_block instantiate_below,
2149                        struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2150                        bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2151 {
2152   tree res;
2153   struct loop *def_loop;
2154   basic_block def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
2155
2156   /* A parameter (or loop invariant and we do not want to include
2157      evolutions in outer loops), nothing to do.  */
2158   if (!def_bb
2159       || loop_depth (def_bb->loop_father) == 0
2160       || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, instantiate_below, def_bb))
2161     return chrec;
2162
2163   /* We cache the value of instantiated variable to avoid exponential
2164      time complexity due to reevaluations.  We also store the convenient
2165      value in the cache in order to prevent infinite recursion -- we do
2166      not want to instantiate the SSA_NAME if it is in a mixer
2167      structure.  This is used for avoiding the instantiation of
2168      recursively defined functions, such as:
2169
2170      | a_2 -> {0, +, 1, +, a_2}_1  */
2171
2172   res = get_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec);
2173   if (res)
2174     return res;
2175
2176   res = chrec_dont_know;
2177   set_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec, res);
2178
2179   def_loop = find_common_loop (evolution_loop, def_bb->loop_father);
2180
2181   /* If the analysis yields a parametric chrec, instantiate the
2182      result again.  */
2183   res = analyze_scalar_evolution (def_loop, chrec);
2184
2185   /* Don't instantiate default definitions.  */
2186   if (TREE_CODE (res) == SSA_NAME
2187       && SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (res))
2188     ;
2189
2190   /* Don't instantiate loop-closed-ssa phi nodes.  */
2191   else if (TREE_CODE (res) == SSA_NAME
2192            && loop_depth (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)))
2193            > loop_depth (def_loop))
2194     {
2195       if (res == chrec)
2196         res = loop_closed_phi_def (chrec);
2197       else
2198         res = chrec;
2199
2200       /* When there is no loop_closed_phi_def, it means that the
2201          variable is not used after the loop: try to still compute the
2202          value of the variable when exiting the loop.  */
2203       if (res == NULL_TREE)
2204         {
2205           loop_p loop = loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
2206           res = analyze_scalar_evolution (loop, chrec);
2207           res = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
2208           res = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, res,
2209                                     fold_conversions, cache, size_expr);
2210         }
2211       else if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, instantiate_below,
2212                                 gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (res))))
2213         res = chrec_dont_know;
2214     }
2215
2216   else if (res != chrec_dont_know)
2217     res = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, res,
2218                               fold_conversions, cache, size_expr);
2219
2220   /* Store the correct value to the cache.  */
2221   set_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec, res);
2222   return res;
2223 }
2224
2225 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2226    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2227
2228    CHREC is a polynomial chain of recurrence to be instantiated.
2229
2230    CACHE is the cache of already instantiated values.
2231
2232    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2233    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2234    the chrec is preserved.
2235
2236    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2237    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2238
2239 static tree
2240 instantiate_scev_poly (basic_block instantiate_below,
2241                        struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2242                        bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2243 {
2244   tree op1;
2245   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2246                                  CHREC_LEFT (chrec), fold_conversions, cache,
2247                                  size_expr);
2248   if (op0 == chrec_dont_know)
2249     return chrec_dont_know;
2250
2251   op1 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2252                             CHREC_RIGHT (chrec), fold_conversions, cache,
2253                             size_expr);
2254   if (op1 == chrec_dont_know)
2255     return chrec_dont_know;
2256
2257   if (CHREC_LEFT (chrec) != op0
2258       || CHREC_RIGHT (chrec) != op1)
2259     {
2260       unsigned var = CHREC_VARIABLE (chrec);
2261
2262       /* When the instantiated stride or base has an evolution in an
2263          innermost loop, return chrec_dont_know, as this is not a
2264          valid SCEV representation.  In the reduced testcase for
2265          PR40281 we would have {0, +, {1, +, 1}_2}_1 that has no
2266          meaning.  */
2267       if ((tree_is_chrec (op0) && CHREC_VARIABLE (op0) > var)
2268           || (tree_is_chrec (op1) && CHREC_VARIABLE (op1) > var))
2269         return chrec_dont_know;
2270
2271       op1 = chrec_convert_rhs (chrec_type (op0), op1, NULL);
2272       chrec = build_polynomial_chrec (var, op0, op1);
2273     }
2274
2275   return chrec;
2276 }
2277
2278 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2279    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2280
2281    "C0 CODE C1" is a binary expression of type TYPE to be instantiated.
2282
2283    CACHE is the cache of already instantiated values.
2284
2285    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2286    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2287    the chrec is preserved.
2288
2289    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2290    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2291
2292 static tree
2293 instantiate_scev_binary (basic_block instantiate_below,
2294                          struct loop *evolution_loop, tree chrec, enum tree_code code,
2295                          tree type, tree c0, tree c1,
2296                          bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2297 {
2298   tree op1;
2299   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2300                                  c0, fold_conversions, cache,
2301                                  size_expr);
2302   if (op0 == chrec_dont_know)
2303     return chrec_dont_know;
2304
2305   op1 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2306                             c1, fold_conversions, cache,
2307                             size_expr);
2308   if (op1 == chrec_dont_know)
2309     return chrec_dont_know;
2310
2311   if (c0 != op0
2312       || c1 != op1)
2313     {
2314       op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2315       op1 = chrec_convert_rhs (type, op1, NULL);
2316
2317       switch (code)
2318         {
2319         case POINTER_PLUS_EXPR:
2320         case PLUS_EXPR:
2321           return chrec_fold_plus (type, op0, op1);
2322
2323         case MINUS_EXPR:
2324           return chrec_fold_minus (type, op0, op1);
2325
2326         case MULT_EXPR:
2327           return chrec_fold_multiply (type, op0, op1);
2328
2329         default:
2330           gcc_unreachable ();
2331         }
2332     }
2333
2334   return chrec ? chrec : fold_build2 (code, type, c0, c1);
2335 }
2336
2337 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2338    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2339
2340    "CHREC" is an array reference to be instantiated.
2341
2342    CACHE is the cache of already instantiated values.
2343
2344    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2345    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2346    the chrec is preserved.
2347
2348    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2349    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2350
2351 static tree
2352 instantiate_array_ref (basic_block instantiate_below,
2353                        struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2354                        bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2355 {
2356   tree res;
2357   tree index = TREE_OPERAND (chrec, 1);
2358   tree op1 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, index,
2359                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2360
2361   if (op1 == chrec_dont_know)
2362     return chrec_dont_know;
2363
2364   if (chrec && op1 == index)
2365     return chrec;
2366
2367   res = unshare_expr (chrec);
2368   TREE_OPERAND (res, 1) = op1;
2369   return res;
2370 }
2371
2372 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2373    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2374
2375    "CHREC" that stands for a convert expression "(TYPE) OP" is to be
2376    instantiated.
2377
2378    CACHE is the cache of already instantiated values.
2379
2380    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2381    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2382    the chrec is preserved.
2383
2384    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2385    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2386
2387 static tree
2388 instantiate_scev_convert (basic_block instantiate_below,
2389                           struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2390                           tree type, tree op,
2391                           bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2392 {
2393   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, op,
2394                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2395
2396   if (op0 == chrec_dont_know)
2397     return chrec_dont_know;
2398
2399   if (fold_conversions)
2400     {
2401       tree tmp = chrec_convert_aggressive (type, op0);
2402       if (tmp)
2403         return tmp;
2404     }
2405
2406   if (chrec && op0 == op)
2407     return chrec;
2408
2409   /* If we used chrec_convert_aggressive, we can no longer assume that
2410      signed chrecs do not overflow, as chrec_convert does, so avoid
2411      calling it in that case.  */
2412   if (fold_conversions)
2413     return fold_convert (type, op0);
2414
2415   return chrec_convert (type, op0, NULL);
2416 }
2417
2418 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2419    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2420
2421    CHREC is a BIT_NOT_EXPR or a NEGATE_EXPR expression to be instantiated.
2422    Handle ~X as -1 - X.
2423    Handle -X as -1 * X.
2424
2425    CACHE is the cache of already instantiated values.
2426
2427    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2428    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2429    the chrec is preserved.
2430
2431    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2432    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2433
2434 static tree
2435 instantiate_scev_not (basic_block instantiate_below,
2436                       struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2437                       enum tree_code code, tree type, tree op,
2438                       bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2439 {
2440   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, op,
2441                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2442
2443   if (op0 == chrec_dont_know)
2444     return chrec_dont_know;
2445
2446   if (op != op0)
2447     {
2448       op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2449
2450       switch (code)
2451         {
2452         case BIT_NOT_EXPR:
2453           return chrec_fold_minus
2454             (type, fold_convert (type, integer_minus_one_node), op0);
2455
2456         case NEGATE_EXPR:
2457           return chrec_fold_multiply
2458             (type, fold_convert (type, integer_minus_one_node), op0);
2459
2460         default:
2461           gcc_unreachable ();
2462         }
2463     }
2464
2465   return chrec ? chrec : fold_build1 (code, type, op0);
2466 }
2467
2468 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2469    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2470
2471    CHREC is an expression with 3 operands to be instantiated.
2472
2473    CACHE is the cache of already instantiated values.
2474
2475    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2476    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2477    the chrec is preserved.
2478
2479    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2480    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2481
2482 static tree
2483 instantiate_scev_3 (basic_block instantiate_below,
2484                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2485                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2486 {
2487   tree op1, op2;
2488   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2489                                  TREE_OPERAND (chrec, 0),
2490                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2491   if (op0 == chrec_dont_know)
2492     return chrec_dont_know;
2493
2494   op1 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2495                             TREE_OPERAND (chrec, 1),
2496                             fold_conversions, cache, size_expr);
2497   if (op1 == chrec_dont_know)
2498     return chrec_dont_know;
2499
2500   op2 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2501                             TREE_OPERAND (chrec, 2),
2502                             fold_conversions, cache, size_expr);
2503   if (op2 == chrec_dont_know)
2504     return chrec_dont_know;
2505
2506   if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2507       && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1)
2508       && op2 == TREE_OPERAND (chrec, 2))
2509     return chrec;
2510
2511   return fold_build3 (TREE_CODE (chrec),
2512                       TREE_TYPE (chrec), op0, op1, op2);
2513 }
2514
2515 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2516    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2517
2518    CHREC is an expression with 2 operands to be instantiated.
2519
2520    CACHE is the cache of already instantiated values.
2521
2522    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2523    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2524    the chrec is preserved.
2525
2526    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2527    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2528
2529 static tree
2530 instantiate_scev_2 (basic_block instantiate_below,
2531                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2532                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2533 {
2534   tree op1;
2535   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2536                                  TREE_OPERAND (chrec, 0),
2537                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2538   if (op0 == chrec_dont_know)
2539     return chrec_dont_know;
2540
2541   op1 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2542                             TREE_OPERAND (chrec, 1),
2543                             fold_conversions, cache, size_expr);
2544   if (op1 == chrec_dont_know)
2545     return chrec_dont_know;
2546
2547   if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2548       && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1))
2549     return chrec;
2550
2551   return fold_build2 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2552 }
2553
2554 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2555    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2556
2557    CHREC is an expression with 2 operands to be instantiated.
2558
2559    CACHE is the cache of already instantiated values.
2560
2561    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2562    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2563    the chrec is preserved.
2564
2565    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2566    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2567
2568 static tree
2569 instantiate_scev_1 (basic_block instantiate_below,
2570                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2571                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2572 {
2573   tree op0 = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop,
2574                                  TREE_OPERAND (chrec, 0),
2575                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2576
2577   if (op0 == chrec_dont_know)
2578     return chrec_dont_know;
2579
2580   if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2581     return chrec;
2582
2583   return fold_build1 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0);
2584 }
2585
2586 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2587    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.
2588
2589    CHREC is the scalar evolution to instantiate.
2590
2591    CACHE is the cache of already instantiated values.
2592
2593    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2594    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2595    the chrec is preserved.
2596
2597    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2598    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2599
2600 static tree
2601 instantiate_scev_r (basic_block instantiate_below,
2602                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2603                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2604 {
2605   /* Give up if the expression is larger than the MAX that we allow.  */
2606   if (size_expr++ > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
2607     return chrec_dont_know;
2608
2609   if (automatically_generated_chrec_p (chrec)
2610       || is_gimple_min_invariant (chrec))
2611     return chrec;
2612
2613   switch (TREE_CODE (chrec))
2614     {
2615     case SSA_NAME:
2616       return instantiate_scev_name (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2617                                     fold_conversions, cache, size_expr);
2618
2619     case POLYNOMIAL_CHREC:
2620       return instantiate_scev_poly (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2621                                     fold_conversions, cache, size_expr);
2622
2623     case POINTER_PLUS_EXPR:
2624     case PLUS_EXPR:
2625     case MINUS_EXPR:
2626     case MULT_EXPR:
2627       return instantiate_scev_binary (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2628                                       TREE_CODE (chrec), chrec_type (chrec),
2629                                       TREE_OPERAND (chrec, 0),
2630                                       TREE_OPERAND (chrec, 1),
2631                                       fold_conversions, cache, size_expr);
2632
2633     CASE_CONVERT:
2634       return instantiate_scev_convert (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2635                                        TREE_TYPE (chrec), TREE_OPERAND (chrec, 0),
2636                                        fold_conversions, cache, size_expr);
2637
2638     case NEGATE_EXPR:
2639     case BIT_NOT_EXPR:
2640       return instantiate_scev_not (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2641                                    TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec),
2642                                    TREE_OPERAND (chrec, 0),
2643                                    fold_conversions, cache, size_expr);
2644
2645     case SCEV_NOT_KNOWN:
2646       return chrec_dont_know;
2647
2648     case SCEV_KNOWN:
2649       return chrec_known;
2650
2651     case ARRAY_REF:
2652       return instantiate_array_ref (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2653                                     fold_conversions, cache, size_expr);
2654
2655     default:
2656       break;
2657     }
2658
2659   if (VL_EXP_CLASS_P (chrec))
2660     return chrec_dont_know;
2661
2662   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
2663     {
2664     case 3:
2665       return instantiate_scev_3 (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2666                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2667
2668     case 2:
2669       return instantiate_scev_2 (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2670                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2671
2672     case 1:
2673       return instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop, chrec,
2674                                  fold_conversions, cache, size_expr);
2675
2676     case 0:
2677       return chrec;
2678
2679     default:
2680       break;
2681     }
2682
2683   /* Too complicated to handle.  */
2684   return chrec_dont_know;
2685 }
2686
2687 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a
2688    symbolic form.  INSTANTIATE_BELOW is the basic block that stops the
2689    recursive instantiation of parameters: a parameter is a variable
2690    that is defined in a basic block that dominates INSTANTIATE_BELOW or
2691    a function parameter.  */
2692
2693 tree
2694 instantiate_scev (basic_block instantiate_below, struct loop *evolution_loop,
2695                   tree chrec)
2696 {
2697   tree res;
2698   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2699
2700   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2701     {
2702       fprintf (dump_file, "(instantiate_scev \n");
2703       fprintf (dump_file, "  (instantiate_below = %d)\n", instantiate_below->index);
2704       fprintf (dump_file, "  (evolution_loop = %d)\n", evolution_loop->num);
2705       fprintf (dump_file, "  (chrec = ");
2706       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2707       fprintf (dump_file, ")\n");
2708     }
2709
2710   res = instantiate_scev_r (instantiate_below, evolution_loop, chrec, false,
2711                             cache, 0);
2712
2713   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2714     {
2715       fprintf (dump_file, "  (res = ");
2716       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2717       fprintf (dump_file, "))\n");
2718     }
2719
2720   htab_delete (cache);
2721
2722   return res;
2723 }
2724
2725 /* Similar to instantiate_parameters, but does not introduce the
2726    evolutions in outer loops for LOOP invariants in CHREC, and does not
2727    care about causing overflows, as long as they do not affect value
2728    of an expression.  */
2729
2730 tree
2731 resolve_mixers (struct loop *loop, tree chrec)
2732 {
2733   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2734   tree ret = instantiate_scev_r (block_before_loop (loop), loop, chrec, true,
2735                                  cache, 0);
2736   htab_delete (cache);
2737   return ret;
2738 }
2739
2740 /* Entry point for the analysis of the number of iterations pass.
2741    This function tries to safely approximate the number of iterations
2742    the loop will run.  When this property is not decidable at compile
2743    time, the result is chrec_dont_know.  Otherwise the result is a
2744    scalar or a symbolic parameter.  When the number of iterations may
2745    be equal to zero and the property cannot be determined at compile
2746    time, the result is a COND_EXPR that represents in a symbolic form
2747    the conditions under which the number of iterations is not zero.
2748
2749    Example of analysis: suppose that the loop has an exit condition:
2750
2751    "if (b > 49) goto end_loop;"
2752
2753    and that in a previous analysis we have determined that the
2754    variable 'b' has an evolution function:
2755
2756    "EF = {23, +, 5}_2".
2757
2758    When we evaluate the function at the point 5, i.e. the value of the
2759    variable 'b' after 5 iterations in the loop, we have EF (5) = 48,
2760    and EF (6) = 53.  In this case the value of 'b' on exit is '53' and
2761    the loop body has been executed 6 times.  */
2762
2763 tree
2764 number_of_latch_executions (struct loop *loop)
2765 {
2766   edge exit;
2767   struct tree_niter_desc niter_desc;
2768   tree may_be_zero;
2769   tree res;
2770
2771   /* Determine whether the number of iterations in loop has already
2772      been computed.  */
2773   res = loop->nb_iterations;
2774   if (res)
2775     return res;
2776
2777   may_be_zero = NULL_TREE;
2778
2779   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2780     fprintf (dump_file, "(number_of_iterations_in_loop = \n");
2781
2782   res = chrec_dont_know;
2783   exit = single_exit (loop);
2784
2785   if (exit && number_of_iterations_exit (loop, exit, &niter_desc, false))
2786     {
2787       may_be_zero = niter_desc.may_be_zero;
2788       res = niter_desc.niter;
2789     }
2790
2791   if (res == chrec_dont_know
2792       || !may_be_zero
2793       || integer_zerop (may_be_zero))
2794     ;
2795   else if (integer_nonzerop (may_be_zero))
2796     res = build_int_cst (TREE_TYPE (res), 0);
2797
2798   else if (COMPARISON_CLASS_P (may_be_zero))
2799     res = fold_build3 (COND_EXPR, TREE_TYPE (res), may_be_zero,
2800                        build_int_cst (TREE_TYPE (res), 0), res);
2801   else
2802     res = chrec_dont_know;
2803
2804   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2805     {
2806       fprintf (dump_file, "  (set_nb_iterations_in_loop = ");
2807       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2808       fprintf (dump_file, "))\n");
2809     }
2810
2811   loop->nb_iterations = res;
2812   return res;
2813 }
2814
2815 /* Returns the number of executions of the exit condition of LOOP,
2816    i.e., the number by one higher than number_of_latch_executions.
2817    Note that unlike number_of_latch_executions, this number does
2818    not necessarily fit in the unsigned variant of the type of
2819    the control variable -- if the number of iterations is a constant,
2820    we return chrec_dont_know if adding one to number_of_latch_executions
2821    overflows; however, in case the number of iterations is symbolic
2822    expression, the caller is responsible for dealing with this
2823    the possible overflow.  */
2824
2825 tree
2826 number_of_exit_cond_executions (struct loop *loop)
2827 {
2828   tree ret = number_of_latch_executions (loop);
2829   tree type = chrec_type (ret);
2830
2831   if (chrec_contains_undetermined (ret))
2832     return ret;
2833
2834   ret = chrec_fold_plus (type, ret, build_int_cst (type, 1));
2835   if (TREE_CODE (ret) == INTEGER_CST
2836       && TREE_OVERFLOW (ret))
2837     return chrec_dont_know;
2838
2839   return ret;
2840 }
2841
2842 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2843    This function computes the number of iterations for all the loops
2844    from the EXIT_CONDITIONS array.  */
2845
2846 static void
2847 number_of_iterations_for_all_loops (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
2848 {
2849   unsigned int i;
2850   unsigned nb_chrec_dont_know_loops = 0;
2851   unsigned nb_static_loops = 0;
2852   gimple cond;
2853
2854   FOR_EACH_VEC_ELT (gimple, *exit_conditions, i, cond)
2855     {
2856       tree res = number_of_latch_executions (loop_containing_stmt (cond));
2857       if (chrec_contains_undetermined (res))
2858         nb_chrec_dont_know_loops++;
2859       else
2860         nb_static_loops++;
2861     }
2862
2863   if (dump_file)
2864     {
2865       fprintf (dump_file, "\n(\n");
2866       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2867       fprintf (dump_file, "%d\tnb_chrec_dont_know_loops\n", nb_chrec_dont_know_loops);
2868       fprintf (dump_file, "%d\tnb_static_loops\n", nb_static_loops);
2869       fprintf (dump_file, "%d\tnb_total_loops\n", number_of_loops ());
2870       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2871       fprintf (dump_file, ")\n\n");
2872
2873       print_loops (dump_file, 3);
2874     }
2875 }
2876
2877 \f
2878
2879 /* Counters for the stats.  */
2880
2881 struct chrec_stats
2882 {
2883   unsigned nb_chrecs;
2884   unsigned nb_affine;
2885   unsigned nb_affine_multivar;
2886   unsigned nb_higher_poly;
2887   unsigned nb_chrec_dont_know;
2888   unsigned nb_undetermined;
2889 };
2890
2891 /* Reset the counters.  */
2892
2893 static inline void
2894 reset_chrecs_counters (struct chrec_stats *stats)
2895 {
2896   stats->nb_chrecs = 0;
2897   stats->nb_affine = 0;
2898   stats->nb_affine_multivar = 0;
2899   stats->nb_higher_poly = 0;
2900   stats->nb_chrec_dont_know = 0;
2901   stats->nb_undetermined = 0;
2902 }
2903
2904 /* Dump the contents of a CHREC_STATS structure.  */
2905
2906 static void
2907 dump_chrecs_stats (FILE *file, struct chrec_stats *stats)
2908 {
2909   fprintf (file, "\n(\n");
2910   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2911   fprintf (file, "%d\taffine univariate chrecs\n", stats->nb_affine);
2912   fprintf (file, "%d\taffine multivariate chrecs\n", stats->nb_affine_multivar);
2913   fprintf (file, "%d\tdegree greater than 2 polynomials\n",
2914            stats->nb_higher_poly);
2915   fprintf (file, "%d\tchrec_dont_know chrecs\n", stats->nb_chrec_dont_know);
2916   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2917   fprintf (file, "%d\ttotal chrecs\n", stats->nb_chrecs);
2918   fprintf (file, "%d\twith undetermined coefficients\n",
2919            stats->nb_undetermined);
2920   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2921   fprintf (file, "%d\tchrecs in the scev database\n",
2922            (int) htab_elements (scalar_evolution_info));
2923   fprintf (file, "%d\tsets in the scev database\n", nb_set_scev);
2924   fprintf (file, "%d\tgets in the scev database\n", nb_get_scev);
2925   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2926   fprintf (file, ")\n\n");
2927 }
2928
2929 /* Gather statistics about CHREC.  */
2930
2931 static void
2932 gather_chrec_stats (tree chrec, struct chrec_stats *stats)
2933 {
2934   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2935     {
2936       fprintf (dump_file, "(classify_chrec ");
2937       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2938       fprintf (dump_file, "\n");
2939     }
2940
2941   stats->nb_chrecs++;
2942
2943   if (chrec == NULL_TREE)
2944     {
2945       stats->nb_undetermined++;
2946       return;
2947     }
2948
2949   switch (TREE_CODE (chrec))
2950     {
2951     case POLYNOMIAL_CHREC:
2952       if (evolution_function_is_affine_p (chrec))
2953         {
2954           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2955             fprintf (dump_file, "  affine_univariate\n");
2956           stats->nb_affine++;
2957         }
2958       else if (evolution_function_is_affine_multivariate_p (chrec, 0))
2959         {
2960           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2961             fprintf (dump_file, "  affine_multivariate\n");
2962           stats->nb_affine_multivar++;
2963         }
2964       else
2965         {
2966           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2967             fprintf (dump_file, "  higher_degree_polynomial\n");
2968           stats->nb_higher_poly++;
2969         }
2970
2971       break;
2972
2973     default:
2974       break;
2975     }
2976
2977   if (chrec_contains_undetermined (chrec))
2978     {
2979       if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2980         fprintf (dump_file, "  undetermined\n");
2981       stats->nb_undetermined++;
2982     }
2983
2984   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2985     fprintf (dump_file, ")\n");
2986 }
2987
2988 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2989    This function analyzes the scalar evolution of all the scalars
2990    defined as loop phi nodes in one of the loops from the
2991    EXIT_CONDITIONS array.
2992
2993    TODO Optimization: A loop is in canonical form if it contains only
2994    a single scalar loop phi node.  All the other scalars that have an
2995    evolution in the loop are rewritten in function of this single
2996    index.  This allows the parallelization of the loop.  */
2997
2998 static void
2999 analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
3000 {
3001   unsigned int i;
3002   struct chrec_stats stats;
3003   gimple cond, phi;
3004   gimple_stmt_iterator psi;
3005
3006   reset_chrecs_counters (&stats);
3007
3008   FOR_EACH_VEC_ELT (gimple, *exit_conditions, i, cond)
3009     {
3010       struct loop *loop;
3011       basic_block bb;
3012       tree chrec;
3013
3014       loop = loop_containing_stmt (cond);
3015       bb = loop->header;
3016
3017       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
3018         {
3019           phi = gsi_stmt (psi);
3020           if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
3021             {
3022               chrec = instantiate_parameters
3023                         (loop,
3024                          analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
3025
3026               if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
3027                 gather_chrec_stats (chrec, &stats);
3028             }
3029         }
3030     }
3031
3032   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
3033     dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
3034 }
3035
3036 /* Callback for htab_traverse, gathers information on chrecs in the
3037    hashtable.  */
3038
3039 static int
3040 gather_stats_on_scev_database_1 (void **slot, void *stats)
3041 {
3042   struct scev_info_str *entry = (struct scev_info_str *) *slot;
3043
3044   gather_chrec_stats (entry->chrec, (struct chrec_stats *) stats);
3045
3046   return 1;
3047 }
3048
3049 /* Classify the chrecs of the whole database.  */
3050
3051 void
3052 gather_stats_on_scev_database (void)
3053 {
3054   struct chrec_stats stats;
3055
3056   if (!dump_file)
3057     return;
3058
3059   reset_chrecs_counters (&stats);
3060
3061   htab_traverse (scalar_evolution_info, gather_stats_on_scev_database_1,
3062                  &stats);
3063
3064   dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
3065 }
3066
3067 \f
3068
3069 /* Initializer.  */
3070
3071 static void
3072 initialize_scalar_evolutions_analyzer (void)
3073 {
3074   /* The elements below are unique.  */
3075   if (chrec_dont_know == NULL_TREE)
3076     {
3077       chrec_not_analyzed_yet = NULL_TREE;
3078       chrec_dont_know = make_node (SCEV_NOT_KNOWN);
3079       chrec_known = make_node (SCEV_KNOWN);
3080       TREE_TYPE (chrec_dont_know) = void_type_node;
3081       TREE_TYPE (chrec_known) = void_type_node;
3082     }
3083 }
3084
3085 /* Initialize the analysis of scalar evolutions for LOOPS.  */
3086
3087 void
3088 scev_initialize (void)
3089 {
3090   loop_iterator li;
3091   struct loop *loop;
3092
3093
3094   scalar_evolution_info = htab_create_ggc (100, hash_scev_info, eq_scev_info,
3095                                            del_scev_info);
3096
3097   initialize_scalar_evolutions_analyzer ();
3098
3099   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3100     {
3101       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
3102     }
3103 }
3104
3105 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis
3106    in the hash table.  */
3107
3108 void
3109 scev_reset_htab (void)
3110 {
3111   if (!scalar_evolution_info)
3112     return;
3113
3114   htab_empty (scalar_evolution_info);
3115 }
3116
3117 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis
3118    in the hash table and in the loop->nb_iterations.  */
3119
3120 void
3121 scev_reset (void)
3122 {
3123   loop_iterator li;
3124   struct loop *loop;
3125
3126   scev_reset_htab ();
3127
3128   if (!current_loops)
3129     return;
3130
3131   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3132     {
3133       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
3134     }
3135 }
3136
3137 /* Checks whether use of OP in USE_LOOP behaves as a simple affine iv with
3138    respect to WRTO_LOOP and returns its base and step in IV if possible
3139    (see analyze_scalar_evolution_in_loop for more details on USE_LOOP
3140    and WRTO_LOOP).  If ALLOW_NONCONSTANT_STEP is true, we want step to be
3141    invariant in LOOP.  Otherwise we require it to be an integer constant.
3142
3143    IV->no_overflow is set to true if we are sure the iv cannot overflow (e.g.
3144    because it is computed in signed arithmetics).  Consequently, adding an
3145    induction variable
3146
3147    for (i = IV->base; ; i += IV->step)
3148
3149    is only safe if IV->no_overflow is false, or TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED is
3150    false for the type of the induction variable, or you can prove that i does
3151    not wrap by some other argument.  Otherwise, this might introduce undefined
3152    behavior, and
3153
3154    for (i = iv->base; ; i = (type) ((unsigned type) i + (unsigned type) iv->step))
3155
3156    must be used instead.  */
3157
3158 bool
3159 simple_iv (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop, tree op,
3160            affine_iv *iv, bool allow_nonconstant_step)
3161 {
3162   tree type, ev;
3163   bool folded_casts;
3164
3165   iv->base = NULL_TREE;
3166   iv->step = NULL_TREE;
3167   iv->no_overflow = false;
3168
3169   type = TREE_TYPE (op);
3170   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
3171       && TREE_CODE (type) != POINTER_TYPE)
3172     return false;
3173
3174   ev = analyze_scalar_evolution_in_loop (wrto_loop, use_loop, op,
3175                                          &folded_casts);
3176   if (chrec_contains_undetermined (ev)
3177       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (ev, wrto_loop->num))
3178     return false;
3179
3180   if (tree_does_not_contain_chrecs (ev))
3181     {
3182       iv->base = ev;
3183       iv->step = build_int_cst (TREE_TYPE (ev), 0);
3184       iv->no_overflow = true;
3185       return true;
3186     }
3187
3188   if (TREE_CODE (ev) != POLYNOMIAL_CHREC
3189       || CHREC_VARIABLE (ev) != (unsigned) wrto_loop->num)
3190     return false;
3191
3192   iv->step = CHREC_RIGHT (ev);
3193   if ((!allow_nonconstant_step && TREE_CODE (iv->step) != INTEGER_CST)
3194       || tree_contains_chrecs (iv->step, NULL))
3195     return false;
3196
3197   iv->base = CHREC_LEFT (ev);
3198   if (tree_contains_chrecs (iv->base, NULL))
3199     return false;
3200
3201   iv->no_overflow = !folded_casts && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type);
3202
3203   return true;
3204 }
3205
3206 /* Runs the analysis of scalar evolutions.  */
3207
3208 void
3209 scev_analysis (void)
3210 {
3211   VEC(gimple,heap) *exit_conditions;
3212
3213   exit_conditions = VEC_alloc (gimple, heap, 37);
3214   select_loops_exit_conditions (&exit_conditions);
3215
3216   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
3217     analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (&exit_conditions);
3218
3219   number_of_iterations_for_all_loops (&exit_conditions);
3220   VEC_free (gimple, heap, exit_conditions);
3221 }
3222
3223 /* Finalize the scalar evolution analysis.  */
3224
3225 void
3226 scev_finalize (void)
3227 {
3228   if (!scalar_evolution_info)
3229     return;
3230   htab_delete (scalar_evolution_info);
3231   scalar_evolution_info = NULL;
3232 }
3233
3234 /* Returns true if the expression EXPR is considered to be too expensive
3235    for scev_const_prop.  */
3236
3237 bool
3238 expression_expensive_p (tree expr)
3239 {
3240   enum tree_code code;
3241
3242   if (is_gimple_val (expr))
3243     return false;
3244
3245   code = TREE_CODE (expr);
3246   if (code == TRUNC_DIV_EXPR
3247       || code == CEIL_DIV_EXPR
3248       || code == FLOOR_DIV_EXPR
3249       || code == ROUND_DIV_EXPR
3250       || code == TRUNC_MOD_EXPR
3251       || code == CEIL_MOD_EXPR
3252       || code == FLOOR_MOD_EXPR
3253       || code == ROUND_MOD_EXPR
3254       || code == EXACT_DIV_EXPR)
3255     {
3256       /* Division by power of two is usually cheap, so we allow it.
3257          Forbid anything else.  */
3258       if (!integer_pow2p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
3259         return true;
3260     }
3261
3262   switch (TREE_CODE_CLASS (code))
3263     {
3264     case tcc_binary:
3265     case tcc_comparison:
3266       if (expression_expensive_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
3267         return true;
3268
3269       /* Fallthru.  */
3270     case tcc_unary:
3271       return expression_expensive_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
3272
3273     default:
3274       return true;
3275     }
3276 }
3277
3278 /* Replace ssa names for that scev can prove they are constant by the
3279    appropriate constants.  Also perform final value replacement in loops,
3280    in case the replacement expressions are cheap.
3281
3282    We only consider SSA names defined by phi nodes; rest is left to the
3283    ordinary constant propagation pass.  */
3284
3285 unsigned int
3286 scev_const_prop (void)
3287 {
3288   basic_block bb;
3289   tree name, type, ev;
3290   gimple phi, ass;
3291   struct loop *loop, *ex_loop;
3292   bitmap ssa_names_to_remove = NULL;
3293   unsigned i;
3294   loop_iterator li;
3295   gimple_stmt_iterator psi;
3296
3297   if (number_of_loops () <= 1)
3298     return 0;
3299
3300   FOR_EACH_BB (bb)
3301     {
3302       loop = bb->loop_father;
3303
3304       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
3305         {
3306           phi = gsi_stmt (psi);
3307           name = PHI_RESULT (phi);
3308
3309           if (!is_gimple_reg (name))
3310             continue;
3311
3312           type = TREE_TYPE (name);
3313
3314           if (!POINTER_TYPE_P (type)
3315               && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
3316             continue;
3317
3318           ev = resolve_mixers (loop, analyze_scalar_evolution (loop, name));
3319           if (!is_gimple_min_invariant (ev)
3320               || !may_propagate_copy (name, ev))
3321             continue;
3322
3323           /* Replace the uses of the name.  */
3324           if (name != ev)
3325             replace_uses_by (name, ev);
3326
3327           if (!ssa_names_to_remove)
3328             ssa_names_to_remove = BITMAP_ALLOC (NULL);
3329           bitmap_set_bit (ssa_names_to_remove, SSA_NAME_VERSION (name));
3330         }
3331     }
3332
3333   /* Remove the ssa names that were replaced by constants.  We do not
3334      remove them directly in the previous cycle, since this
3335      invalidates scev cache.  */
3336   if (ssa_names_to_remove)
3337     {
3338       bitmap_iterator bi;
3339
3340       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ssa_names_to_remove, 0, i, bi)
3341         {
3342           gimple_stmt_iterator psi;
3343           name = ssa_name (i);
3344           phi = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
3345
3346           gcc_assert (gimple_code (phi) == GIMPLE_PHI);
3347           psi = gsi_for_stmt (phi);
3348           remove_phi_node (&psi, true);
3349         }
3350
3351       BITMAP_FREE (ssa_names_to_remove);
3352       scev_reset ();
3353     }
3354
3355   /* Now the regular final value replacement.  */
3356   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
3357     {
3358       edge exit;
3359       tree def, rslt, niter;
3360       gimple_stmt_iterator bsi;
3361
3362       /* If we do not know exact number of iterations of the loop, we cannot
3363          replace the final value.  */
3364       exit = single_exit (loop);
3365       if (!exit)
3366         continue;
3367
3368       niter = number_of_latch_executions (loop);
3369       if (niter == chrec_dont_know)
3370         continue;
3371
3372       /* Ensure that it is possible to insert new statements somewhere.  */
3373       if (!single_pred_p (exit->dest))
3374         split_loop_exit_edge (exit);
3375       bsi = gsi_after_labels (exit->dest);
3376
3377       ex_loop = superloop_at_depth (loop,
3378                                     loop_depth (exit->dest->loop_father) + 1);
3379
3380       for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); )
3381         {
3382           phi = gsi_stmt (psi);
3383           rslt = PHI_RESULT (phi);
3384           def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
3385           if (!is_gimple_reg (def))
3386             {
3387               gsi_next (&psi);
3388               continue;
3389             }
3390
3391           if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
3392               && !INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
3393             {
3394               gsi_next (&psi);
3395               continue;
3396             }
3397
3398           def = analyze_scalar_evolution_in_loop (ex_loop, loop, def, NULL);
3399           def = compute_overall_effect_of_inner_loop (ex_loop, def);
3400           if (!tree_does_not_contain_chrecs (def)
3401               || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (def, ex_loop->num)
3402               /* Moving the computation from the loop may prolong life range
3403                  of some ssa names, which may cause problems if they appear
3404                  on abnormal edges.  */
3405               || contains_abnormal_ssa_name_p (def)
3406               /* Do not emit expensive expressions.  The rationale is that
3407                  when someone writes a code like
3408
3409                  while (n > 45) n -= 45;
3410
3411                  he probably knows that n is not large, and does not want it
3412                  to be turned into n %= 45.  */
3413               || expression_expensive_p (def))
3414             {
3415               gsi_next (&psi);
3416               continue;
3417             }
3418
3419           /* Eliminate the PHI node and replace it by a computation outside
3420              the loop.  */
3421           def = unshare_expr (def);
3422           remove_phi_node (&psi, false);
3423
3424           def = force_gimple_operand_gsi (&bsi, def, false, NULL_TREE,
3425                                           true, GSI_SAME_STMT);
3426           ass = gimple_build_assign (rslt, def);
3427           gsi_insert_before (&bsi, ass, GSI_SAME_STMT);
3428         }
3429     }
3430   return 0;
3431 }
3432
3433 #include "gt-tree-scalar-evolution.h"