OSDN Git Service

* gcc-interface/decl.c (gnat_to_gnu_entity) <E_Array_Subtype>: Factor
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-scalar-evolution.c
1 /* Scalar evolution detector.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009
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 "real.h"
264
265 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
266 #include "rtl.h"
267 #include "basic-block.h"
268 #include "diagnostic.h"
269 #include "tree-flow.h"
270 #include "tree-dump.h"
271 #include "timevar.h"
272 #include "cfgloop.h"
273 #include "tree-chrec.h"
274 #include "tree-scalar-evolution.h"
275 #include "tree-pass.h"
276 #include "flags.h"
277 #include "params.h"
278
279 static tree analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *, tree, tree);
280
281 /* The cached information about an SSA name VAR, claiming that below
282    basic block INSTANTIATED_BELOW, the value of VAR can be expressed
283    as CHREC.  */
284
285 struct GTY(()) scev_info_str {
286   basic_block instantiated_below;
287   tree var;
288   tree chrec;
289 };
290
291 /* Counters for the scev database.  */
292 static unsigned nb_set_scev = 0;
293 static unsigned nb_get_scev = 0;
294
295 /* The following trees are unique elements.  Thus the comparison of
296    another element to these elements should be done on the pointer to
297    these trees, and not on their value.  */
298
299 /* The SSA_NAMEs that are not yet analyzed are qualified with NULL_TREE.  */
300 tree chrec_not_analyzed_yet;
301
302 /* Reserved to the cases where the analyzer has detected an
303    undecidable property at compile time.  */
304 tree chrec_dont_know;
305
306 /* When the analyzer has detected that a property will never
307    happen, then it qualifies it with chrec_known.  */
308 tree chrec_known;
309
310 static GTY ((param_is (struct scev_info_str))) htab_t scalar_evolution_info;
311
312 \f
313 /* Constructs a new SCEV_INFO_STR structure for VAR and INSTANTIATED_BELOW.  */
314
315 static inline struct scev_info_str *
316 new_scev_info_str (basic_block instantiated_below, tree var)
317 {
318   struct scev_info_str *res;
319   
320   res = GGC_NEW (struct scev_info_str);
321   res->var = var;
322   res->chrec = chrec_not_analyzed_yet;
323   res->instantiated_below = instantiated_below;
324
325   return res;
326 }
327
328 /* Computes a hash function for database element ELT.  */
329
330 static hashval_t
331 hash_scev_info (const void *elt)
332 {
333   return SSA_NAME_VERSION (((const struct scev_info_str *) elt)->var);
334 }
335
336 /* Compares database elements E1 and E2.  */
337
338 static int
339 eq_scev_info (const void *e1, const void *e2)
340 {
341   const struct scev_info_str *elt1 = (const struct scev_info_str *) e1;
342   const struct scev_info_str *elt2 = (const struct scev_info_str *) e2;
343
344   return (elt1->var == elt2->var
345           && elt1->instantiated_below == elt2->instantiated_below);
346 }
347
348 /* Deletes database element E.  */
349
350 static void
351 del_scev_info (void *e)
352 {
353   ggc_free (e);
354 }
355
356 /* Get the scalar evolution of VAR for INSTANTIATED_BELOW basic block.
357    A first query on VAR returns chrec_not_analyzed_yet.  */
358
359 static tree *
360 find_var_scev_info (basic_block instantiated_below, tree var)
361 {
362   struct scev_info_str *res;
363   struct scev_info_str tmp;
364   PTR *slot;
365
366   tmp.var = var;
367   tmp.instantiated_below = instantiated_below;
368   slot = htab_find_slot (scalar_evolution_info, &tmp, INSERT);
369
370   if (!*slot)
371     *slot = new_scev_info_str (instantiated_below, var);
372   res = (struct scev_info_str *) *slot;
373
374   return &res->chrec;
375 }
376
377 /* Return true when CHREC contains symbolic names defined in
378    LOOP_NB.  */
379
380 bool 
381 chrec_contains_symbols_defined_in_loop (const_tree chrec, unsigned loop_nb)
382 {
383   int i, n;
384
385   if (chrec == NULL_TREE)
386     return false;
387
388   if (is_gimple_min_invariant (chrec))
389     return false;
390
391   if (TREE_CODE (chrec) == VAR_DECL
392       || TREE_CODE (chrec) == PARM_DECL
393       || TREE_CODE (chrec) == FUNCTION_DECL
394       || TREE_CODE (chrec) == LABEL_DECL
395       || TREE_CODE (chrec) == RESULT_DECL
396       || TREE_CODE (chrec) == FIELD_DECL)
397     return true;
398
399   if (TREE_CODE (chrec) == SSA_NAME)
400     {
401       gimple def = SSA_NAME_DEF_STMT (chrec);
402       struct loop *def_loop = loop_containing_stmt (def);
403       struct loop *loop = get_loop (loop_nb);
404
405       if (def_loop == NULL)
406         return false;
407
408       if (loop == def_loop || flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
409         return true;
410
411       return false;
412     }
413
414   n = TREE_OPERAND_LENGTH (chrec);
415   for (i = 0; i < n; i++)
416     if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, i), 
417                                                 loop_nb))
418       return true;
419   return false;
420 }
421
422 /* Return true when PHI is a loop-phi-node.  */
423
424 static bool
425 loop_phi_node_p (gimple phi)
426 {
427   /* The implementation of this function is based on the following
428      property: "all the loop-phi-nodes of a loop are contained in the
429      loop's header basic block".  */
430
431   return loop_containing_stmt (phi)->header == gimple_bb (phi);
432 }
433
434 /* Compute the scalar evolution for EVOLUTION_FN after crossing LOOP.
435    In general, in the case of multivariate evolutions we want to get
436    the evolution in different loops.  LOOP specifies the level for
437    which to get the evolution.
438    
439    Example:
440    
441    | for (j = 0; j < 100; j++)
442    |   {
443    |     for (k = 0; k < 100; k++)
444    |       {
445    |         i = k + j;   - Here the value of i is a function of j, k. 
446    |       }
447    |      ... = i         - Here the value of i is a function of j. 
448    |   }
449    | ... = i              - Here the value of i is a scalar.  
450    
451    Example:  
452    
453    | i_0 = ...
454    | loop_1 10 times
455    |   i_1 = phi (i_0, i_2)
456    |   i_2 = i_1 + 2
457    | endloop
458     
459    This loop has the same effect as:
460    LOOP_1 has the same effect as:
461     
462    | i_1 = i_0 + 20
463    
464    The overall effect of the loop, "i_0 + 20" in the previous example, 
465    is obtained by passing in the parameters: LOOP = 1, 
466    EVOLUTION_FN = {i_0, +, 2}_1.
467 */
468  
469 static tree 
470 compute_overall_effect_of_inner_loop (struct loop *loop, tree evolution_fn)
471 {
472   bool val = false;
473
474   if (evolution_fn == chrec_dont_know)
475     return chrec_dont_know;
476
477   else if (TREE_CODE (evolution_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
478     {
479       struct loop *inner_loop = get_chrec_loop (evolution_fn);
480
481       if (inner_loop == loop
482           || flow_loop_nested_p (loop, inner_loop))
483         {
484           tree nb_iter = number_of_latch_executions (inner_loop);
485
486           if (nb_iter == chrec_dont_know)
487             return chrec_dont_know;
488           else
489             {
490               tree res;
491
492               /* evolution_fn is the evolution function in LOOP.  Get
493                  its value in the nb_iter-th iteration.  */
494               res = chrec_apply (inner_loop->num, evolution_fn, nb_iter);
495               
496               /* Continue the computation until ending on a parent of LOOP.  */
497               return compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
498             }
499         }
500       else
501         return evolution_fn;
502      }
503   
504   /* If the evolution function is an invariant, there is nothing to do.  */
505   else if (no_evolution_in_loop_p (evolution_fn, loop->num, &val) && val)
506     return evolution_fn;
507   
508   else
509     return chrec_dont_know;
510 }
511
512 /* Determine whether the CHREC is always positive/negative.  If the expression
513    cannot be statically analyzed, return false, otherwise set the answer into
514    VALUE.  */
515
516 bool
517 chrec_is_positive (tree chrec, bool *value)
518 {
519   bool value0, value1, value2;
520   tree end_value, nb_iter;
521   
522   switch (TREE_CODE (chrec))
523     {
524     case POLYNOMIAL_CHREC:
525       if (!chrec_is_positive (CHREC_LEFT (chrec), &value0)
526           || !chrec_is_positive (CHREC_RIGHT (chrec), &value1))
527         return false;
528      
529       /* FIXME -- overflows.  */
530       if (value0 == value1)
531         {
532           *value = value0;
533           return true;
534         }
535
536       /* Otherwise the chrec is under the form: "{-197, +, 2}_1",
537          and the proof consists in showing that the sign never
538          changes during the execution of the loop, from 0 to
539          loop->nb_iterations.  */
540       if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
541         return false;
542
543       nb_iter = number_of_latch_executions (get_chrec_loop (chrec));
544       if (chrec_contains_undetermined (nb_iter))
545         return false;
546
547 #if 0
548       /* TODO -- If the test is after the exit, we may decrease the number of
549          iterations by one.  */
550       if (after_exit)
551         nb_iter = chrec_fold_minus (type, nb_iter, build_int_cst (type, 1));
552 #endif
553
554       end_value = chrec_apply (CHREC_VARIABLE (chrec), chrec, nb_iter);
555               
556       if (!chrec_is_positive (end_value, &value2))
557         return false;
558         
559       *value = value0;
560       return value0 == value1;
561       
562     case INTEGER_CST:
563       *value = (tree_int_cst_sgn (chrec) == 1);
564       return true;
565       
566     default:
567       return false;
568     }
569 }
570
571 /* Associate CHREC to SCALAR.  */
572
573 static void
574 set_scalar_evolution (basic_block instantiated_below, tree scalar, tree chrec)
575 {
576   tree *scalar_info;
577  
578   if (TREE_CODE (scalar) != SSA_NAME)
579     return;
580
581   scalar_info = find_var_scev_info (instantiated_below, scalar);
582   
583   if (dump_file)
584     {
585       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
586         {
587           fprintf (dump_file, "(set_scalar_evolution \n");
588           fprintf (dump_file, "  instantiated_below = %d \n",
589                    instantiated_below->index);
590           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
591           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
592           fprintf (dump_file, ")\n  (scalar_evolution = ");
593           print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
594           fprintf (dump_file, "))\n");
595         }
596       if (dump_flags & TDF_STATS)
597         nb_set_scev++;
598     }
599   
600   *scalar_info = chrec;
601 }
602
603 /* Retrieve the chrec associated to SCALAR instantiated below
604    INSTANTIATED_BELOW block.  */
605
606 static tree
607 get_scalar_evolution (basic_block instantiated_below, tree scalar)
608 {
609   tree res;
610   
611   if (dump_file)
612     {
613       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
614         {
615           fprintf (dump_file, "(get_scalar_evolution \n");
616           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
617           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
618           fprintf (dump_file, ")\n");
619         }
620       if (dump_flags & TDF_STATS)
621         nb_get_scev++;
622     }
623   
624   switch (TREE_CODE (scalar))
625     {
626     case SSA_NAME:
627       res = *find_var_scev_info (instantiated_below, scalar);
628       break;
629
630     case REAL_CST:
631     case FIXED_CST:
632     case INTEGER_CST:
633       res = scalar;
634       break;
635
636     default:
637       res = chrec_not_analyzed_yet;
638       break;
639     }
640   
641   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
642     {
643       fprintf (dump_file, "  (scalar_evolution = ");
644       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
645       fprintf (dump_file, "))\n");
646     }
647   
648   return res;
649 }
650
651 /* Helper function for add_to_evolution.  Returns the evolution
652    function for an assignment of the form "a = b + c", where "a" and
653    "b" are on the strongly connected component.  CHREC_BEFORE is the
654    information that we already have collected up to this point.
655    TO_ADD is the evolution of "c".  
656    
657    When CHREC_BEFORE has an evolution part in LOOP_NB, add to this
658    evolution the expression TO_ADD, otherwise construct an evolution
659    part for this loop.  */
660
661 static tree
662 add_to_evolution_1 (unsigned loop_nb, tree chrec_before, tree to_add,
663                     gimple at_stmt)
664 {
665   tree type, left, right;
666   struct loop *loop = get_loop (loop_nb), *chloop;
667
668   switch (TREE_CODE (chrec_before))
669     {
670     case POLYNOMIAL_CHREC:
671       chloop = get_chrec_loop (chrec_before);
672       if (chloop == loop
673           || flow_loop_nested_p (chloop, loop))
674         {
675           unsigned var;
676
677           type = chrec_type (chrec_before);
678           
679           /* When there is no evolution part in this loop, build it.  */
680           if (chloop != loop)
681             {
682               var = loop_nb;
683               left = chrec_before;
684               right = SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
685                 ? build_real (type, dconst0)
686                 : build_int_cst (type, 0);
687             }
688           else
689             {
690               var = CHREC_VARIABLE (chrec_before);
691               left = CHREC_LEFT (chrec_before);
692               right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
693             }
694
695           to_add = chrec_convert (type, to_add, at_stmt);
696           right = chrec_convert_rhs (type, right, at_stmt);
697           right = chrec_fold_plus (chrec_type (right), right, to_add);
698           return build_polynomial_chrec (var, left, right);
699         }
700       else
701         {
702           gcc_assert (flow_loop_nested_p (loop, chloop));
703
704           /* Search the evolution in LOOP_NB.  */
705           left = add_to_evolution_1 (loop_nb, CHREC_LEFT (chrec_before),
706                                      to_add, at_stmt);
707           right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
708           right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), right, at_stmt);
709           return build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec_before),
710                                          left, right);
711         }
712       
713     default:
714       /* These nodes do not depend on a loop.  */
715       if (chrec_before == chrec_dont_know)
716         return chrec_dont_know;
717
718       left = chrec_before;
719       right = chrec_convert_rhs (chrec_type (left), to_add, at_stmt);
720       return build_polynomial_chrec (loop_nb, left, right);
721     }
722 }
723
724 /* Add TO_ADD to the evolution part of CHREC_BEFORE in the dimension
725    of LOOP_NB.  
726    
727    Description (provided for completeness, for those who read code in
728    a plane, and for my poor 62 bytes brain that would have forgotten
729    all this in the next two or three months):
730    
731    The algorithm of translation of programs from the SSA representation
732    into the chrecs syntax is based on a pattern matching.  After having
733    reconstructed the overall tree expression for a loop, there are only
734    two cases that can arise:
735    
736    1. a = loop-phi (init, a + expr)
737    2. a = loop-phi (init, expr)
738    
739    where EXPR is either a scalar constant with respect to the analyzed
740    loop (this is a degree 0 polynomial), or an expression containing
741    other loop-phi definitions (these are higher degree polynomials).
742    
743    Examples:
744    
745    1. 
746    | init = ...
747    | loop_1
748    |   a = phi (init, a + 5)
749    | endloop
750    
751    2. 
752    | inita = ...
753    | initb = ...
754    | loop_1
755    |   a = phi (inita, 2 * b + 3)
756    |   b = phi (initb, b + 1)
757    | endloop
758    
759    For the first case, the semantics of the SSA representation is: 
760    
761    | a (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
762    
763    that is, there is a loop index "x" that determines the scalar value
764    of the variable during the loop execution.  During the first
765    iteration, the value is that of the initial condition INIT, while
766    during the subsequent iterations, it is the sum of the initial
767    condition with the sum of all the values of EXPR from the initial
768    iteration to the before last considered iteration.  
769    
770    For the second case, the semantics of the SSA program is:
771    
772    | a (x) = init, if x = 0;
773    |         expr (x - 1), otherwise.
774    
775    The second case corresponds to the PEELED_CHREC, whose syntax is
776    close to the syntax of a loop-phi-node: 
777    
778    | phi (init, expr)  vs.  (init, expr)_x
779    
780    The proof of the translation algorithm for the first case is a
781    proof by structural induction based on the degree of EXPR.  
782    
783    Degree 0:
784    When EXPR is a constant with respect to the analyzed loop, or in
785    other words when EXPR is a polynomial of degree 0, the evolution of
786    the variable A in the loop is an affine function with an initial
787    condition INIT, and a step EXPR.  In order to show this, we start
788    from the semantics of the SSA representation:
789    
790    f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
791    
792    and since "expr (j)" is a constant with respect to "j",
793    
794    f (x) = init + x * expr 
795    
796    Finally, based on the semantics of the pure sum chrecs, by
797    identification we get the corresponding chrecs syntax:
798    
799    f (x) = init * \binom{x}{0} + expr * \binom{x}{1} 
800    f (x) -> {init, +, expr}_x
801    
802    Higher degree:
803    Suppose that EXPR is a polynomial of degree N with respect to the
804    analyzed loop_x for which we have already determined that it is
805    written under the chrecs syntax:
806    
807    | expr (x)  ->  {b_0, +, b_1, +, ..., +, b_{n-1}} (x)
808    
809    We start from the semantics of the SSA program:
810    
811    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
812    |
813    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
814    |                (b_0 * \binom{j}{0} + ... + b_{n-1} * \binom{j}{n-1})
815    |
816    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
817    |                \sum_{k = 0}^{n - 1} (b_k * \binom{j}{k}) 
818    |
819    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
820    |                (b_k * \sum_{j = 0}^{x - 1} \binom{j}{k}) 
821    |
822    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
823    |                (b_k * \binom{x}{k + 1}) 
824    |
825    | f (x) = init + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
826    |              + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
827    |
828    | f (x) = init * \binom{x}{0} + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
829    |                             + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
830    |
831    
832    And finally from the definition of the chrecs syntax, we identify:
833    | f (x)  ->  {init, +, b_0, +, ..., +, b_{n-1}}_x 
834    
835    This shows the mechanism that stands behind the add_to_evolution
836    function.  An important point is that the use of symbolic
837    parameters avoids the need of an analysis schedule.
838    
839    Example:
840    
841    | inita = ...
842    | initb = ...
843    | loop_1 
844    |   a = phi (inita, a + 2 + b)
845    |   b = phi (initb, b + 1)
846    | endloop
847    
848    When analyzing "a", the algorithm keeps "b" symbolically:
849    
850    | a  ->  {inita, +, 2 + b}_1
851    
852    Then, after instantiation, the analyzer ends on the evolution:
853    
854    | a  ->  {inita, +, 2 + initb, +, 1}_1
855
856 */
857
858 static tree 
859 add_to_evolution (unsigned loop_nb, tree chrec_before, enum tree_code code,
860                   tree to_add, gimple at_stmt)
861 {
862   tree type = chrec_type (to_add);
863   tree res = NULL_TREE;
864   
865   if (to_add == NULL_TREE)
866     return chrec_before;
867   
868   /* TO_ADD is either a scalar, or a parameter.  TO_ADD is not
869      instantiated at this point.  */
870   if (TREE_CODE (to_add) == POLYNOMIAL_CHREC)
871     /* This should not happen.  */
872     return chrec_dont_know;
873   
874   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
875     {
876       fprintf (dump_file, "(add_to_evolution \n");
877       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop_nb);
878       fprintf (dump_file, "  (chrec_before = ");
879       print_generic_expr (dump_file, chrec_before, 0);
880       fprintf (dump_file, ")\n  (to_add = ");
881       print_generic_expr (dump_file, to_add, 0);
882       fprintf (dump_file, ")\n");
883     }
884
885   if (code == MINUS_EXPR)
886     to_add = chrec_fold_multiply (type, to_add, SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
887                                   ? build_real (type, dconstm1)
888                                   : build_int_cst_type (type, -1));
889
890   res = add_to_evolution_1 (loop_nb, chrec_before, to_add, at_stmt);
891
892   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
893     {
894       fprintf (dump_file, "  (res = ");
895       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
896       fprintf (dump_file, "))\n");
897     }
898
899   return res;
900 }
901
902 /* Helper function.  */
903
904 static inline tree
905 set_nb_iterations_in_loop (struct loop *loop, 
906                            tree res)
907 {
908   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
909     {
910       fprintf (dump_file, "  (set_nb_iterations_in_loop = ");
911       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
912       fprintf (dump_file, "))\n");
913     }
914   
915   loop->nb_iterations = res;
916   return res;
917 }
918
919 \f
920
921 /* This section selects the loops that will be good candidates for the
922    scalar evolution analysis.  For the moment, greedily select all the
923    loop nests we could analyze.  */
924
925 /* For a loop with a single exit edge, return the COND_EXPR that
926    guards the exit edge.  If the expression is too difficult to
927    analyze, then give up.  */
928
929 gimple 
930 get_loop_exit_condition (const struct loop *loop)
931 {
932   gimple res = NULL;
933   edge exit_edge = single_exit (loop);
934   
935   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
936     fprintf (dump_file, "(get_loop_exit_condition \n  ");
937   
938   if (exit_edge)
939     {
940       gimple stmt;
941       
942       stmt = last_stmt (exit_edge->src);
943       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
944         res = stmt;
945     }
946   
947   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
948     {
949       print_gimple_stmt (dump_file, res, 0, 0);
950       fprintf (dump_file, ")\n");
951     }
952   
953   return res;
954 }
955
956 /* Recursively determine and enqueue the exit conditions for a loop.  */
957
958 static void 
959 get_exit_conditions_rec (struct loop *loop, 
960                          VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
961 {
962   if (!loop)
963     return;
964   
965   /* Recurse on the inner loops, then on the next (sibling) loops.  */
966   get_exit_conditions_rec (loop->inner, exit_conditions);
967   get_exit_conditions_rec (loop->next, exit_conditions);
968   
969   if (single_exit (loop))
970     {
971       gimple loop_condition = get_loop_exit_condition (loop);
972       
973       if (loop_condition)
974         VEC_safe_push (gimple, heap, *exit_conditions, loop_condition);
975     }
976 }
977
978 /* Select the candidate loop nests for the analysis.  This function
979    initializes the EXIT_CONDITIONS array.  */
980
981 static void
982 select_loops_exit_conditions (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
983 {
984   struct loop *function_body = current_loops->tree_root;
985   
986   get_exit_conditions_rec (function_body->inner, exit_conditions);
987 }
988
989 \f
990 /* Depth first search algorithm.  */
991
992 typedef enum t_bool {
993   t_false,
994   t_true,
995   t_dont_know
996 } t_bool;
997
998
999 static t_bool follow_ssa_edge (struct loop *loop, gimple, gimple, tree *, int);
1000
1001 /* Follow the ssa edge into the binary expression RHS0 CODE RHS1.
1002    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1003
1004 static t_bool
1005 follow_ssa_edge_binary (struct loop *loop, gimple at_stmt,
1006                         tree type, tree rhs0, enum tree_code code, tree rhs1,
1007                         gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1008 {
1009   t_bool res = t_false;
1010   tree evol;
1011
1012   switch (code)
1013     {
1014     case POINTER_PLUS_EXPR:
1015     case PLUS_EXPR:
1016       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1017         {
1018           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1019             {
1020               /* Match an assignment under the form: 
1021                  "a = b + c".  */
1022       
1023               /* We want only assignments of form "name + name" contribute to
1024                  LIMIT, as the other cases do not necessarily contribute to
1025                  the complexity of the expression.  */
1026               limit++;
1027
1028               evol = *evolution_of_loop;
1029               res = follow_ssa_edge 
1030                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, &evol, limit);
1031               
1032               if (res == t_true)
1033                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1034                   (loop->num, 
1035                    chrec_convert (type, evol, at_stmt), 
1036                    code, rhs1, at_stmt);
1037               
1038               else if (res == t_false)
1039                 {
1040                   res = follow_ssa_edge 
1041                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1042                      evolution_of_loop, limit);
1043                   
1044                   if (res == t_true)
1045                     *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1046                       (loop->num, 
1047                        chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt), 
1048                        code, rhs0, at_stmt);
1049
1050                   else if (res == t_dont_know)
1051                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1052                 }
1053
1054               else if (res == t_dont_know)
1055                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1056             }
1057           
1058           else
1059             {
1060               /* Match an assignment under the form: 
1061                  "a = b + ...".  */
1062               res = follow_ssa_edge 
1063                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1064                  evolution_of_loop, limit);
1065               if (res == t_true)
1066                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1067                   (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop,
1068                                              at_stmt),
1069                    code, rhs1, at_stmt);
1070
1071               else if (res == t_dont_know)
1072                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1073             }
1074         }
1075       
1076       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1077         {
1078           /* Match an assignment under the form: 
1079              "a = ... + c".  */
1080           res = follow_ssa_edge 
1081             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1082              evolution_of_loop, limit);
1083           if (res == t_true)
1084             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1085               (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop,
1086                                          at_stmt),
1087                code, rhs0, at_stmt);
1088
1089           else if (res == t_dont_know)
1090             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1091         }
1092
1093       else
1094         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1095            "a = ... + ...".  */
1096         /* And there is nothing to do.  */
1097         res = t_false;
1098       break;
1099       
1100     case MINUS_EXPR:
1101       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 - rhs1".  */
1102       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1103         {
1104           /* Match an assignment under the form: 
1105              "a = b - ...".  */
1106
1107           /* We want only assignments of form "name - name" contribute to
1108              LIMIT, as the other cases do not necessarily contribute to
1109              the complexity of the expression.  */
1110           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1111             limit++;
1112
1113           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1114                                  evolution_of_loop, limit);
1115           if (res == t_true)
1116             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1117               (loop->num, chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt),
1118                MINUS_EXPR, rhs1, at_stmt);
1119
1120           else if (res == t_dont_know)
1121             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1122         }
1123       else
1124         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1125            "a = ... - ...".  */
1126         /* And there is nothing to do.  */
1127         res = t_false;
1128       break;
1129
1130     default:
1131       res = t_false;
1132     }
1133
1134   return res;
1135 }
1136     
1137 /* Follow the ssa edge into the expression EXPR.
1138    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1139
1140 static t_bool
1141 follow_ssa_edge_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt, tree expr, 
1142                       gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1143 {
1144   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1145   tree type = TREE_TYPE (expr), rhs0, rhs1;
1146   t_bool res;
1147
1148   /* The EXPR is one of the following cases:
1149      - an SSA_NAME, 
1150      - an INTEGER_CST,
1151      - a PLUS_EXPR, 
1152      - a POINTER_PLUS_EXPR, 
1153      - a MINUS_EXPR,
1154      - an ASSERT_EXPR,
1155      - other cases are not yet handled.  */
1156
1157   switch (code)
1158     {
1159     CASE_CONVERT:
1160       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1161       res = follow_ssa_edge_expr (loop, at_stmt, TREE_OPERAND (expr, 0),
1162                                   halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1163       *evolution_of_loop = chrec_convert (type, *evolution_of_loop, at_stmt);
1164       break;
1165
1166     case INTEGER_CST:
1167       /* This assignment is under the form "a_1 = 7".  */
1168       res = t_false;
1169       break;
1170
1171     case SSA_NAME:
1172       /* This assignment is under the form: "a_1 = b_2".  */
1173       res = follow_ssa_edge 
1174         (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (expr), halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1175       break;
1176
1177     case POINTER_PLUS_EXPR:
1178     case PLUS_EXPR:
1179     case MINUS_EXPR:
1180       /* This case is under the form "rhs0 +- rhs1".  */
1181       rhs0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1182       rhs1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1183       type = TREE_TYPE (rhs0);
1184       STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs0);
1185       STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (rhs1);
1186       res = follow_ssa_edge_binary (loop, at_stmt, type, rhs0, code, rhs1,
1187                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1188       break;
1189
1190     case ASSERT_EXPR:
1191       /* This assignment is of the form: "a_1 = ASSERT_EXPR <a_2, ...>"
1192          It must be handled as a copy assignment of the form a_1 = a_2.  */
1193       rhs0 = ASSERT_EXPR_VAR (expr);
1194       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1195         res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0),
1196                                halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1197       else
1198         res = t_false;
1199       break;
1200
1201     default:
1202       res = t_false;
1203       break;
1204     }
1205
1206   return res;
1207 }
1208
1209 /* Follow the ssa edge into the right hand side of an assignment STMT.
1210    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1211
1212 static t_bool
1213 follow_ssa_edge_in_rhs (struct loop *loop, gimple stmt,
1214                         gimple halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1215 {
1216   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1217   tree type = gimple_expr_type (stmt), rhs1, rhs2;
1218   t_bool res;
1219
1220   switch (code)
1221     {
1222     CASE_CONVERT:
1223       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1224       res = follow_ssa_edge_expr (loop, stmt, gimple_assign_rhs1 (stmt),
1225                                   halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1226       *evolution_of_loop = chrec_convert (type, *evolution_of_loop, stmt);
1227       break;
1228
1229     case POINTER_PLUS_EXPR:
1230     case PLUS_EXPR:
1231     case MINUS_EXPR:
1232       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1233       rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1234       type = TREE_TYPE (rhs1);
1235       res = follow_ssa_edge_binary (loop, stmt, type, rhs1, code, rhs2,
1236                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1237       break;
1238
1239     default:
1240       if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1241         res = follow_ssa_edge_expr (loop, stmt, gimple_assign_rhs1 (stmt),
1242                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1243       else
1244         res = t_false;
1245       break;
1246     }
1247
1248   return res;
1249 }
1250
1251 /* Checks whether the I-th argument of a PHI comes from a backedge.  */
1252
1253 static bool
1254 backedge_phi_arg_p (gimple phi, int i)
1255 {
1256   const_edge e = gimple_phi_arg_edge (phi, i);
1257
1258   /* We would in fact like to test EDGE_DFS_BACK here, but we do not care
1259      about updating it anywhere, and this should work as well most of the
1260      time.  */
1261   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1262     return true;
1263
1264   return false;
1265 }
1266
1267 /* Helper function for one branch of the condition-phi-node.  Return
1268    true if the strongly connected component has been found following
1269    this path.  */
1270
1271 static inline t_bool
1272 follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (int i,
1273                                          struct loop *loop, 
1274                                          gimple condition_phi, 
1275                                          gimple halting_phi,
1276                                          tree *evolution_of_branch,
1277                                          tree init_cond, int limit)
1278 {
1279   tree branch = PHI_ARG_DEF (condition_phi, i);
1280   *evolution_of_branch = chrec_dont_know;
1281
1282   /* Do not follow back edges (they must belong to an irreducible loop, which
1283      we really do not want to worry about).  */
1284   if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1285     return t_false;
1286
1287   if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1288     {
1289       *evolution_of_branch = init_cond;
1290       return follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (branch), halting_phi, 
1291                               evolution_of_branch, limit);
1292     }
1293
1294   /* This case occurs when one of the condition branches sets 
1295      the variable to a constant: i.e. a phi-node like
1296      "a_2 = PHI <a_7(5), 2(6)>;".  
1297          
1298      FIXME:  This case have to be refined correctly: 
1299      in some cases it is possible to say something better than
1300      chrec_dont_know, for example using a wrap-around notation.  */
1301   return t_false;
1302 }
1303
1304 /* This function merges the branches of a condition-phi-node in a
1305    loop.  */
1306
1307 static t_bool
1308 follow_ssa_edge_in_condition_phi (struct loop *loop,
1309                                   gimple condition_phi, 
1310                                   gimple halting_phi, 
1311                                   tree *evolution_of_loop, int limit)
1312 {
1313   int i, n;
1314   tree init = *evolution_of_loop;
1315   tree evolution_of_branch;
1316   t_bool res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (0, loop, condition_phi,
1317                                                         halting_phi,
1318                                                         &evolution_of_branch,
1319                                                         init, limit);
1320   if (res == t_false || res == t_dont_know)
1321     return res;
1322
1323   *evolution_of_loop = evolution_of_branch;
1324
1325   n = gimple_phi_num_args (condition_phi);
1326   for (i = 1; i < n; i++)
1327     {
1328       /* Quickly give up when the evolution of one of the branches is
1329          not known.  */
1330       if (*evolution_of_loop == chrec_dont_know)
1331         return t_true;
1332
1333       /* Increase the limit by the PHI argument number to avoid exponential
1334          time and memory complexity.  */
1335       res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (i, loop, condition_phi,
1336                                                      halting_phi,
1337                                                      &evolution_of_branch,
1338                                                      init, limit + i);
1339       if (res == t_false || res == t_dont_know)
1340         return res;
1341
1342       *evolution_of_loop = chrec_merge (*evolution_of_loop,
1343                                         evolution_of_branch);
1344     }
1345   
1346   return t_true;
1347 }
1348
1349 /* Follow an SSA edge in an inner loop.  It computes the overall
1350    effect of the loop, and following the symbolic initial conditions,
1351    it follows the edges in the parent loop.  The inner loop is
1352    considered as a single statement.  */
1353
1354 static t_bool
1355 follow_ssa_edge_inner_loop_phi (struct loop *outer_loop,
1356                                 gimple loop_phi_node, 
1357                                 gimple halting_phi,
1358                                 tree *evolution_of_loop, int limit)
1359 {
1360   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1361   tree ev = analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1362
1363   /* Sometimes, the inner loop is too difficult to analyze, and the
1364      result of the analysis is a symbolic parameter.  */
1365   if (ev == PHI_RESULT (loop_phi_node))
1366     {
1367       t_bool res = t_false;
1368       int i, n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1369
1370       for (i = 0; i < n; i++)
1371         {
1372           tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1373           basic_block bb;
1374
1375           /* Follow the edges that exit the inner loop.  */
1376           bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1377           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1378             res = follow_ssa_edge_expr (outer_loop, loop_phi_node,
1379                                         arg, halting_phi,
1380                                         evolution_of_loop, limit);
1381           if (res == t_true)
1382             break;
1383         }
1384
1385       /* If the path crosses this loop-phi, give up.  */
1386       if (res == t_true)
1387         *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1388
1389       return res;
1390     }
1391
1392   /* Otherwise, compute the overall effect of the inner loop.  */
1393   ev = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, ev);
1394   return follow_ssa_edge_expr (outer_loop, loop_phi_node, ev, halting_phi,
1395                                evolution_of_loop, limit);
1396 }
1397
1398 /* Follow an SSA edge from a loop-phi-node to itself, constructing a
1399    path that is analyzed on the return walk.  */
1400
1401 static t_bool
1402 follow_ssa_edge (struct loop *loop, gimple def, gimple halting_phi,
1403                  tree *evolution_of_loop, int limit)
1404 {
1405   struct loop *def_loop;
1406   
1407   if (gimple_nop_p (def))
1408     return t_false;
1409   
1410   /* Give up if the path is longer than the MAX that we allow.  */
1411   if (limit > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
1412     return t_dont_know;
1413   
1414   def_loop = loop_containing_stmt (def);
1415   
1416   switch (gimple_code (def))
1417     {
1418     case GIMPLE_PHI:
1419       if (!loop_phi_node_p (def))
1420         /* DEF is a condition-phi-node.  Follow the branches, and
1421            record their evolutions.  Finally, merge the collected
1422            information and set the approximation to the main
1423            variable.  */
1424         return follow_ssa_edge_in_condition_phi 
1425           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1426
1427       /* When the analyzed phi is the halting_phi, the
1428          depth-first search is over: we have found a path from
1429          the halting_phi to itself in the loop.  */
1430       if (def == halting_phi)
1431         return t_true;
1432           
1433       /* Otherwise, the evolution of the HALTING_PHI depends
1434          on the evolution of another loop-phi-node, i.e. the
1435          evolution function is a higher degree polynomial.  */
1436       if (def_loop == loop)
1437         return t_false;
1438           
1439       /* Inner loop.  */
1440       if (flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
1441         return follow_ssa_edge_inner_loop_phi 
1442           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit + 1);
1443
1444       /* Outer loop.  */
1445       return t_false;
1446
1447     case GIMPLE_ASSIGN:
1448       return follow_ssa_edge_in_rhs (loop, def, halting_phi, 
1449                                      evolution_of_loop, limit);
1450       
1451     default:
1452       /* At this level of abstraction, the program is just a set
1453          of GIMPLE_ASSIGNs and PHI_NODEs.  In principle there is no
1454          other node to be handled.  */
1455       return t_false;
1456     }
1457 }
1458
1459 \f
1460
1461 /* Given a LOOP_PHI_NODE, this function determines the evolution
1462    function from LOOP_PHI_NODE to LOOP_PHI_NODE in the loop.  */
1463
1464 static tree
1465 analyze_evolution_in_loop (gimple loop_phi_node, 
1466                            tree init_cond)
1467 {
1468   int i, n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1469   tree evolution_function = chrec_not_analyzed_yet;
1470   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1471   basic_block bb;
1472   
1473   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1474     {
1475       fprintf (dump_file, "(analyze_evolution_in_loop \n");
1476       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = ");
1477       print_gimple_stmt (dump_file, loop_phi_node, 0, 0);
1478       fprintf (dump_file, ")\n");
1479     }
1480   
1481   for (i = 0; i < n; i++)
1482     {
1483       tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1484       gimple ssa_chain;
1485       tree ev_fn;
1486       t_bool res;
1487
1488       /* Select the edges that enter the loop body.  */
1489       bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1490       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1491         continue;
1492       
1493       if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1494         {
1495           ssa_chain = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
1496
1497           /* Pass in the initial condition to the follow edge function.  */
1498           ev_fn = init_cond;
1499           res = follow_ssa_edge (loop, ssa_chain, loop_phi_node, &ev_fn, 0);
1500         }
1501       else
1502         res = t_false;
1503               
1504       /* When it is impossible to go back on the same
1505          loop_phi_node by following the ssa edges, the
1506          evolution is represented by a peeled chrec, i.e. the
1507          first iteration, EV_FN has the value INIT_COND, then
1508          all the other iterations it has the value of ARG.  
1509          For the moment, PEELED_CHREC nodes are not built.  */
1510       if (res != t_true)
1511         ev_fn = chrec_dont_know;
1512       
1513       /* When there are multiple back edges of the loop (which in fact never
1514          happens currently, but nevertheless), merge their evolutions.  */
1515       evolution_function = chrec_merge (evolution_function, ev_fn);
1516     }
1517   
1518   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1519     {
1520       fprintf (dump_file, "  (evolution_function = ");
1521       print_generic_expr (dump_file, evolution_function, 0);
1522       fprintf (dump_file, "))\n");
1523     }
1524   
1525   return evolution_function;
1526 }
1527
1528 /* Given a loop-phi-node, return the initial conditions of the
1529    variable on entry of the loop.  When the CCP has propagated
1530    constants into the loop-phi-node, the initial condition is
1531    instantiated, otherwise the initial condition is kept symbolic.
1532    This analyzer does not analyze the evolution outside the current
1533    loop, and leaves this task to the on-demand tree reconstructor.  */
1534
1535 static tree 
1536 analyze_initial_condition (gimple loop_phi_node)
1537 {
1538   int i, n;
1539   tree init_cond = chrec_not_analyzed_yet;
1540   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1541   
1542   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1543     {
1544       fprintf (dump_file, "(analyze_initial_condition \n");
1545       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = \n");
1546       print_gimple_stmt (dump_file, loop_phi_node, 0, 0);
1547       fprintf (dump_file, ")\n");
1548     }
1549   
1550   n = gimple_phi_num_args (loop_phi_node);
1551   for (i = 0; i < n; i++)
1552     {
1553       tree branch = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1554       basic_block bb = gimple_phi_arg_edge (loop_phi_node, i)->src;
1555       
1556       /* When the branch is oriented to the loop's body, it does
1557          not contribute to the initial condition.  */
1558       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1559         continue;
1560
1561       if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1562         {
1563           init_cond = branch;
1564           continue;
1565         }
1566
1567       if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1568         {
1569           init_cond = chrec_dont_know;
1570           break;
1571         }
1572
1573       init_cond = chrec_merge (init_cond, branch);
1574     }
1575
1576   /* Ooops -- a loop without an entry???  */
1577   if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1578     init_cond = chrec_dont_know;
1579
1580   /* During early loop unrolling we do not have fully constant propagated IL.
1581      Handle degenerate PHIs here to not miss important unrollings.  */
1582   if (TREE_CODE (init_cond) == SSA_NAME)
1583     {
1584       gimple def = SSA_NAME_DEF_STMT (init_cond);
1585       tree res;
1586       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI
1587           && (res = degenerate_phi_result (def)) != NULL_TREE
1588           /* Only allow invariants here, otherwise we may break
1589              loop-closed SSA form.  */
1590           && is_gimple_min_invariant (res))
1591         init_cond = res;
1592     }
1593
1594   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1595     {
1596       fprintf (dump_file, "  (init_cond = ");
1597       print_generic_expr (dump_file, init_cond, 0);
1598       fprintf (dump_file, "))\n");
1599     }
1600   
1601   return init_cond;
1602 }
1603
1604 /* Analyze the scalar evolution for LOOP_PHI_NODE.  */
1605
1606 static tree 
1607 interpret_loop_phi (struct loop *loop, gimple loop_phi_node)
1608 {
1609   tree res;
1610   struct loop *phi_loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1611   tree init_cond;
1612   
1613   if (phi_loop != loop)
1614     {
1615       struct loop *subloop;
1616       tree evolution_fn = analyze_scalar_evolution
1617         (phi_loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1618
1619       /* Dive one level deeper.  */
1620       subloop = superloop_at_depth (phi_loop, loop_depth (loop) + 1);
1621
1622       /* Interpret the subloop.  */
1623       res = compute_overall_effect_of_inner_loop (subloop, evolution_fn);
1624       return res;
1625     }
1626
1627   /* Otherwise really interpret the loop phi.  */
1628   init_cond = analyze_initial_condition (loop_phi_node);
1629   res = analyze_evolution_in_loop (loop_phi_node, init_cond);
1630
1631   return res;
1632 }
1633
1634 /* This function merges the branches of a condition-phi-node,
1635    contained in the outermost loop, and whose arguments are already
1636    analyzed.  */
1637
1638 static tree
1639 interpret_condition_phi (struct loop *loop, gimple condition_phi)
1640 {
1641   int i, n = gimple_phi_num_args (condition_phi);
1642   tree res = chrec_not_analyzed_yet;
1643   
1644   for (i = 0; i < n; i++)
1645     {
1646       tree branch_chrec;
1647       
1648       if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1649         {
1650           res = chrec_dont_know;
1651           break;
1652         }
1653
1654       branch_chrec = analyze_scalar_evolution
1655         (loop, PHI_ARG_DEF (condition_phi, i));
1656       
1657       res = chrec_merge (res, branch_chrec);
1658     }
1659
1660   return res;
1661 }
1662
1663 /* Interpret the operation RHS1 OP RHS2.  If we didn't
1664    analyze this node before, follow the definitions until ending
1665    either on an analyzed GIMPLE_ASSIGN, or on a loop-phi-node.  On the
1666    return path, this function propagates evolutions (ala constant copy
1667    propagation).  OPND1 is not a GIMPLE expression because we could
1668    analyze the effect of an inner loop: see interpret_loop_phi.  */
1669
1670 static tree
1671 interpret_rhs_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt,
1672                     tree type, tree rhs1, enum tree_code code, tree rhs2)
1673 {
1674   tree res, chrec1, chrec2;
1675
1676   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1677     {
1678       if (is_gimple_min_invariant (rhs1))
1679         return chrec_convert (type, rhs1, at_stmt);
1680
1681       if (code == SSA_NAME)
1682         return chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, rhs1),
1683                               at_stmt);
1684
1685       if (code == ASSERT_EXPR)
1686         {
1687           rhs1 = ASSERT_EXPR_VAR (rhs1);
1688           return chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, rhs1),
1689                                 at_stmt);
1690         }
1691
1692       return chrec_dont_know;
1693     }
1694
1695   switch (code)
1696     {
1697     case POINTER_PLUS_EXPR:
1698       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1699       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1700       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1701       chrec2 = chrec_convert (sizetype, chrec2, at_stmt);
1702       res = chrec_fold_plus (type, chrec1, chrec2);
1703       break;
1704
1705     case PLUS_EXPR:
1706       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1707       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1708       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1709       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1710       res = chrec_fold_plus (type, chrec1, chrec2);
1711       break;
1712       
1713     case MINUS_EXPR:
1714       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1715       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1716       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1717       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1718       res = chrec_fold_minus (type, chrec1, chrec2);
1719       break;
1720
1721     case NEGATE_EXPR:
1722       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1723       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1724       /* TYPE may be integer, real or complex, so use fold_convert.  */
1725       res = chrec_fold_multiply (type, chrec1,
1726                                  fold_convert (type, integer_minus_one_node));
1727       break;
1728
1729     case BIT_NOT_EXPR:
1730       /* Handle ~X as -1 - X.  */
1731       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1732       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1733       res = chrec_fold_minus (type,
1734                               fold_convert (type, integer_minus_one_node),
1735                               chrec1);
1736       break;
1737
1738     case MULT_EXPR:
1739       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1740       chrec2 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs2);
1741       chrec1 = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1742       chrec2 = chrec_convert (type, chrec2, at_stmt);
1743       res = chrec_fold_multiply (type, chrec1, chrec2);
1744       break;
1745       
1746     CASE_CONVERT:
1747       chrec1 = analyze_scalar_evolution (loop, rhs1);
1748       res = chrec_convert (type, chrec1, at_stmt);
1749       break;
1750       
1751     default:
1752       res = chrec_dont_know;
1753       break;
1754     }
1755   
1756   return res;
1757 }
1758
1759 /* Interpret the expression EXPR.  */
1760
1761 static tree
1762 interpret_expr (struct loop *loop, gimple at_stmt, tree expr)
1763 {
1764   enum tree_code code;
1765   tree type = TREE_TYPE (expr), op0, op1;
1766
1767   if (automatically_generated_chrec_p (expr))
1768     return expr;
1769
1770   if (TREE_CODE (expr) == POLYNOMIAL_CHREC)
1771     return chrec_dont_know;
1772
1773   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1774
1775   return interpret_rhs_expr (loop, at_stmt, type,
1776                              op0, code, op1);
1777 }
1778
1779 /* Interpret the rhs of the assignment STMT.  */
1780
1781 static tree
1782 interpret_gimple_assign (struct loop *loop, gimple stmt)
1783 {
1784   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
1785   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1786
1787   return interpret_rhs_expr (loop, stmt, type,
1788                              gimple_assign_rhs1 (stmt), code,
1789                              gimple_assign_rhs2 (stmt));
1790 }
1791
1792 \f
1793
1794 /* This section contains all the entry points: 
1795    - number_of_iterations_in_loop,
1796    - analyze_scalar_evolution,
1797    - instantiate_parameters.
1798 */
1799
1800 /* Compute and return the evolution function in WRTO_LOOP, the nearest
1801    common ancestor of DEF_LOOP and USE_LOOP.  */
1802
1803 static tree 
1804 compute_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, 
1805                                   struct loop *def_loop, 
1806                                   tree ev)
1807 {
1808   tree res;
1809   if (def_loop == wrto_loop)
1810     return ev;
1811
1812   def_loop = superloop_at_depth (def_loop, loop_depth (wrto_loop) + 1);
1813   res = compute_overall_effect_of_inner_loop (def_loop, ev);
1814
1815   return analyze_scalar_evolution_1 (wrto_loop, res, chrec_not_analyzed_yet);
1816 }
1817
1818 /* Helper recursive function.  */
1819
1820 static tree
1821 analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *loop, tree var, tree res)
1822 {
1823   tree type = TREE_TYPE (var);
1824   gimple def;
1825   basic_block bb;
1826   struct loop *def_loop;
1827
1828   if (loop == NULL || TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
1829     return chrec_dont_know;
1830
1831   if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1832     return interpret_expr (loop, NULL, var);
1833
1834   def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1835   bb = gimple_bb (def);
1836   def_loop = bb ? bb->loop_father : NULL;
1837
1838   if (bb == NULL
1839       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1840     {
1841       /* Keep the symbolic form.  */
1842       res = var;
1843       goto set_and_end;
1844     }
1845
1846   if (res != chrec_not_analyzed_yet)
1847     {
1848       if (loop != bb->loop_father)
1849         res = compute_scalar_evolution_in_loop 
1850             (find_common_loop (loop, bb->loop_father), bb->loop_father, res);
1851
1852       goto set_and_end;
1853     }
1854
1855   if (loop != def_loop)
1856     {
1857       res = analyze_scalar_evolution_1 (def_loop, var, chrec_not_analyzed_yet);
1858       res = compute_scalar_evolution_in_loop (loop, def_loop, res);
1859
1860       goto set_and_end;
1861     }
1862
1863   switch (gimple_code (def))
1864     {
1865     case GIMPLE_ASSIGN:
1866       res = interpret_gimple_assign (loop, def);
1867       break;
1868
1869     case GIMPLE_PHI:
1870       if (loop_phi_node_p (def))
1871         res = interpret_loop_phi (loop, def);
1872       else
1873         res = interpret_condition_phi (loop, def);
1874       break;
1875
1876     default:
1877       res = chrec_dont_know;
1878       break;
1879     }
1880
1881  set_and_end:
1882
1883   /* Keep the symbolic form.  */
1884   if (res == chrec_dont_know)
1885     res = var;
1886
1887   if (loop == def_loop)
1888     set_scalar_evolution (block_before_loop (loop), var, res);
1889
1890   return res;
1891 }
1892
1893 /* Entry point for the scalar evolution analyzer.
1894    Analyzes and returns the scalar evolution of the ssa_name VAR.
1895    LOOP_NB is the identifier number of the loop in which the variable
1896    is used.
1897    
1898    Example of use: having a pointer VAR to a SSA_NAME node, STMT a
1899    pointer to the statement that uses this variable, in order to
1900    determine the evolution function of the variable, use the following
1901    calls:
1902    
1903    unsigned loop_nb = loop_containing_stmt (stmt)->num;
1904    tree chrec_with_symbols = analyze_scalar_evolution (loop_nb, var);
1905    tree chrec_instantiated = instantiate_parameters (loop, chrec_with_symbols);
1906 */
1907
1908 tree 
1909 analyze_scalar_evolution (struct loop *loop, tree var)
1910 {
1911   tree res;
1912
1913   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1914     {
1915       fprintf (dump_file, "(analyze_scalar_evolution \n");
1916       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
1917       fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
1918       print_generic_expr (dump_file, var, 0);
1919       fprintf (dump_file, ")\n");
1920     }
1921
1922   res = get_scalar_evolution (block_before_loop (loop), var);
1923   res = analyze_scalar_evolution_1 (loop, var, res);
1924
1925   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1926     fprintf (dump_file, ")\n");
1927
1928   return res;
1929 }
1930
1931 /* Analyze scalar evolution of use of VERSION in USE_LOOP with respect to
1932    WRTO_LOOP (which should be a superloop of USE_LOOP)
1933
1934    FOLDED_CASTS is set to true if resolve_mixers used
1935    chrec_convert_aggressive (TODO -- not really, we are way too conservative
1936    at the moment in order to keep things simple). 
1937    
1938    To illustrate the meaning of USE_LOOP and WRTO_LOOP, consider the following
1939    example:
1940
1941    for (i = 0; i < 100; i++)                    -- loop 1
1942      {
1943        for (j = 0; j < 100; j++)                -- loop 2
1944          {
1945            k1 = i;
1946            k2 = j;
1947
1948            use2 (k1, k2);
1949
1950            for (t = 0; t < 100; t++)            -- loop 3
1951              use3 (k1, k2);
1952
1953          }
1954        use1 (k1, k2);
1955      }
1956
1957    Both k1 and k2 are invariants in loop3, thus
1958      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop3, loop3, k1) = k1
1959      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop3, loop3, k2) = k2
1960
1961    As they are invariant, it does not matter whether we consider their
1962    usage in loop 3 or loop 2, hence
1963      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop3, k1) =
1964        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop2, k1) = i
1965      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop3, k2) =
1966        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop2, loop2, k2) = [0,+,1]_2
1967
1968    Similarly for their evolutions with respect to loop 1.  The values of K2
1969    in the use in loop 2 vary independently on loop 1, thus we cannot express
1970    the evolution with respect to loop 1:
1971      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop3, k1) =
1972        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop2, k1) = [0,+,1]_1
1973      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop3, k2) =
1974        analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop2, k2) = dont_know
1975
1976    The value of k2 in the use in loop 1 is known, though:
1977      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop1, k1) = [0,+,1]_1
1978      analyze_scalar_evolution_in_loop (loop1, loop1, k2) = 100
1979    */
1980
1981 static tree
1982 analyze_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop,
1983                                   tree version, bool *folded_casts)
1984 {
1985   bool val = false;
1986   tree ev = version, tmp;
1987
1988   /* We cannot just do 
1989
1990      tmp = analyze_scalar_evolution (use_loop, version);
1991      ev = resolve_mixers (wrto_loop, tmp);
1992
1993      as resolve_mixers would query the scalar evolution with respect to
1994      wrto_loop.  For example, in the situation described in the function
1995      comment, suppose that wrto_loop = loop1, use_loop = loop3 and
1996      version = k2.  Then
1997
1998      analyze_scalar_evolution (use_loop, version) = k2
1999
2000      and resolve_mixers (loop1, k2) finds that the value of k2 in loop 1
2001      is 100, which is a wrong result, since we are interested in the
2002      value in loop 3.
2003
2004      Instead, we need to proceed from use_loop to wrto_loop loop by loop,
2005      each time checking that there is no evolution in the inner loop.  */
2006
2007   if (folded_casts)
2008     *folded_casts = false;
2009   while (1)
2010     {
2011       tmp = analyze_scalar_evolution (use_loop, ev);
2012       ev = resolve_mixers (use_loop, tmp);
2013
2014       if (folded_casts && tmp != ev)
2015         *folded_casts = true;
2016
2017       if (use_loop == wrto_loop)
2018         return ev;
2019
2020       /* If the value of the use changes in the inner loop, we cannot express
2021          its value in the outer loop (we might try to return interval chrec,
2022          but we do not have a user for it anyway)  */
2023       if (!no_evolution_in_loop_p (ev, use_loop->num, &val)
2024           || !val)
2025         return chrec_dont_know;
2026
2027       use_loop = loop_outer (use_loop);
2028     }
2029 }
2030
2031 /* Returns from CACHE the value for VERSION instantiated below
2032    INSTANTIATED_BELOW block.  */
2033
2034 static tree
2035 get_instantiated_value (htab_t cache, basic_block instantiated_below,
2036                         tree version)
2037 {
2038   struct scev_info_str *info, pattern;
2039   
2040   pattern.var = version;
2041   pattern.instantiated_below = instantiated_below;
2042   info = (struct scev_info_str *) htab_find (cache, &pattern);
2043
2044   if (info)
2045     return info->chrec;
2046   else
2047     return NULL_TREE;
2048 }
2049
2050 /* Sets in CACHE the value of VERSION instantiated below basic block
2051    INSTANTIATED_BELOW to VAL.  */
2052
2053 static void
2054 set_instantiated_value (htab_t cache, basic_block instantiated_below,
2055                         tree version, tree val)
2056 {
2057   struct scev_info_str *info, pattern;
2058   PTR *slot;
2059   
2060   pattern.var = version;
2061   pattern.instantiated_below = instantiated_below;
2062   slot = htab_find_slot (cache, &pattern, INSERT);
2063
2064   if (!*slot)
2065     *slot = new_scev_info_str (instantiated_below, version);
2066   info = (struct scev_info_str *) *slot;
2067   info->chrec = val;
2068 }
2069
2070 /* Return the closed_loop_phi node for VAR.  If there is none, return
2071    NULL_TREE.  */
2072
2073 static tree
2074 loop_closed_phi_def (tree var)
2075 {
2076   struct loop *loop;
2077   edge exit;
2078   gimple phi;
2079   gimple_stmt_iterator psi;
2080
2081   if (var == NULL_TREE
2082       || TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
2083     return NULL_TREE;
2084
2085   loop = loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
2086   exit = single_exit (loop);
2087   if (!exit)
2088     return NULL_TREE;
2089
2090   for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
2091     {
2092       phi = gsi_stmt (psi);
2093       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == var)
2094         return PHI_RESULT (phi);
2095     }
2096
2097   return NULL_TREE;
2098 }
2099
2100 /* Analyze all the parameters of the chrec, between INSTANTIATE_BELOW
2101    and EVOLUTION_LOOP, that were left under a symbolic form.  
2102
2103    CHREC is the scalar evolution to instantiate.
2104
2105    CACHE is the cache of already instantiated values.
2106
2107    FOLD_CONVERSIONS should be set to true when the conversions that
2108    may wrap in signed/pointer type are folded, as long as the value of
2109    the chrec is preserved.
2110
2111    SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to be
2112    instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
2113   
2114 static tree
2115 instantiate_scev_1 (basic_block instantiate_below,
2116                     struct loop *evolution_loop, tree chrec,
2117                     bool fold_conversions, htab_t cache, int size_expr)
2118 {
2119   tree res, op0, op1, op2;
2120   basic_block def_bb;
2121   struct loop *def_loop;
2122   tree type = chrec_type (chrec);
2123
2124   /* Give up if the expression is larger than the MAX that we allow.  */
2125   if (size_expr++ > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
2126     return chrec_dont_know;
2127
2128   if (automatically_generated_chrec_p (chrec)
2129       || is_gimple_min_invariant (chrec))
2130     return chrec;
2131
2132   switch (TREE_CODE (chrec))
2133     {
2134     case SSA_NAME:
2135       def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
2136
2137       /* A parameter (or loop invariant and we do not want to include
2138          evolutions in outer loops), nothing to do.  */
2139       if (!def_bb
2140           || loop_depth (def_bb->loop_father) == 0
2141           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, instantiate_below, def_bb))
2142         return chrec;
2143
2144       /* We cache the value of instantiated variable to avoid exponential
2145          time complexity due to reevaluations.  We also store the convenient
2146          value in the cache in order to prevent infinite recursion -- we do
2147          not want to instantiate the SSA_NAME if it is in a mixer
2148          structure.  This is used for avoiding the instantiation of
2149          recursively defined functions, such as: 
2150
2151          | a_2 -> {0, +, 1, +, a_2}_1  */
2152
2153       res = get_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec);
2154       if (res)
2155         return res;
2156
2157       res = chrec_dont_know;
2158       set_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec, res);
2159
2160       def_loop = find_common_loop (evolution_loop, def_bb->loop_father);
2161
2162       /* If the analysis yields a parametric chrec, instantiate the
2163          result again.  */
2164       res = analyze_scalar_evolution (def_loop, chrec);
2165
2166       /* Don't instantiate loop-closed-ssa phi nodes.  */
2167       if (TREE_CODE (res) == SSA_NAME
2168           && (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)) == NULL
2169               || (loop_depth (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)))
2170                   > loop_depth (def_loop))))
2171         {
2172           if (res == chrec)
2173             res = loop_closed_phi_def (chrec);
2174           else
2175             res = chrec;
2176
2177           if (res == NULL_TREE)
2178             res = chrec_dont_know;
2179         }
2180
2181       else if (res != chrec_dont_know)
2182         res = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop, res,
2183                                   fold_conversions, cache, size_expr);
2184
2185       /* Store the correct value to the cache.  */
2186       set_instantiated_value (cache, instantiate_below, chrec, res);
2187       return res;
2188
2189     case POLYNOMIAL_CHREC:
2190       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2191                                 CHREC_LEFT (chrec), fold_conversions, cache,
2192                                 size_expr);
2193       if (op0 == chrec_dont_know)
2194         return chrec_dont_know;
2195
2196       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2197                                 CHREC_RIGHT (chrec), fold_conversions, cache,
2198                                 size_expr);
2199       if (op1 == chrec_dont_know)
2200         return chrec_dont_know;
2201
2202       if (CHREC_LEFT (chrec) != op0
2203           || CHREC_RIGHT (chrec) != op1)
2204         {
2205           op1 = chrec_convert_rhs (chrec_type (op0), op1, NULL);
2206           chrec = build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec), op0, op1);
2207         }
2208       return chrec;
2209
2210     case POINTER_PLUS_EXPR:
2211     case PLUS_EXPR:
2212       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2213                                 TREE_OPERAND (chrec, 0), fold_conversions, cache,
2214                                 size_expr);
2215       if (op0 == chrec_dont_know)
2216         return chrec_dont_know;
2217
2218       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2219                                 TREE_OPERAND (chrec, 1), fold_conversions, cache,
2220                                 size_expr);
2221       if (op1 == chrec_dont_know)
2222         return chrec_dont_know;
2223
2224       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2225           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2226         {
2227           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2228           op1 = chrec_convert_rhs (type, op1, NULL);
2229           chrec = chrec_fold_plus (type, op0, op1);
2230         }
2231       return chrec;
2232
2233     case MINUS_EXPR:
2234       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2235                                 TREE_OPERAND (chrec, 0), fold_conversions, cache,
2236                                 size_expr);
2237       if (op0 == chrec_dont_know)
2238         return chrec_dont_know;
2239
2240       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2241                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2242                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2243       if (op1 == chrec_dont_know)
2244         return chrec_dont_know;
2245
2246       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2247           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2248         {
2249           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2250           op1 = chrec_convert (type, op1, NULL);
2251           chrec = chrec_fold_minus (type, op0, op1);
2252         }
2253       return chrec;
2254
2255     case MULT_EXPR:
2256       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2257                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2258                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2259       if (op0 == chrec_dont_know)
2260         return chrec_dont_know;
2261
2262       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2263                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2264                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2265       if (op1 == chrec_dont_know)
2266         return chrec_dont_know;
2267
2268       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2269           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2270         {
2271           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2272           op1 = chrec_convert (type, op1, NULL);
2273           chrec = chrec_fold_multiply (type, op0, op1);
2274         }
2275       return chrec;
2276
2277     CASE_CONVERT:
2278       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2279                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2280                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2281       if (op0 == chrec_dont_know)
2282         return chrec_dont_know;
2283
2284       if (fold_conversions)
2285         {
2286           tree tmp = chrec_convert_aggressive (TREE_TYPE (chrec), op0);
2287           if (tmp)
2288             return tmp;
2289         }
2290
2291       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2292         return chrec;
2293
2294       /* If we used chrec_convert_aggressive, we can no longer assume that
2295          signed chrecs do not overflow, as chrec_convert does, so avoid
2296          calling it in that case.  */
2297       if (fold_conversions)
2298         return fold_convert (TREE_TYPE (chrec), op0);
2299
2300       return chrec_convert (TREE_TYPE (chrec), op0, NULL);
2301
2302     case BIT_NOT_EXPR:
2303       /* Handle ~X as -1 - X.  */
2304       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2305                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2306                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2307       if (op0 == chrec_dont_know)
2308         return chrec_dont_know;
2309
2310       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0)
2311         {
2312           op0 = chrec_convert (type, op0, NULL);
2313           chrec = chrec_fold_minus (type,
2314                                     fold_convert (type,
2315                                                   integer_minus_one_node),
2316                                     op0);
2317         }
2318       return chrec;
2319
2320     case SCEV_NOT_KNOWN:
2321       return chrec_dont_know;
2322
2323     case SCEV_KNOWN:
2324       return chrec_known;
2325                                      
2326     default:
2327       break;
2328     }
2329
2330   if (VL_EXP_CLASS_P (chrec))
2331     return chrec_dont_know;
2332
2333   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
2334     {
2335     case 3:
2336       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2337                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2338                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2339       if (op0 == chrec_dont_know)
2340         return chrec_dont_know;
2341
2342       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2343                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2344                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2345       if (op1 == chrec_dont_know)
2346         return chrec_dont_know;
2347
2348       op2 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2349                                 TREE_OPERAND (chrec, 2),
2350                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2351       if (op2 == chrec_dont_know)
2352         return chrec_dont_know;
2353
2354       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2355           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1)
2356           && op2 == TREE_OPERAND (chrec, 2))
2357         return chrec;
2358
2359       return fold_build3 (TREE_CODE (chrec),
2360                           TREE_TYPE (chrec), op0, op1, op2);
2361
2362     case 2:
2363       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2364                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2365                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2366       if (op0 == chrec_dont_know)
2367         return chrec_dont_know;
2368
2369       op1 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2370                                 TREE_OPERAND (chrec, 1),
2371                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2372       if (op1 == chrec_dont_know)
2373         return chrec_dont_know;
2374
2375       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2376           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1))
2377         return chrec;
2378       return fold_build2 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2379             
2380     case 1:
2381       op0 = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop,
2382                                 TREE_OPERAND (chrec, 0),
2383                                 fold_conversions, cache, size_expr);
2384       if (op0 == chrec_dont_know)
2385         return chrec_dont_know;
2386       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2387         return chrec;
2388       return fold_build1 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0);
2389
2390     case 0:
2391       return chrec;
2392
2393     default:
2394       break;
2395     }
2396
2397   /* Too complicated to handle.  */
2398   return chrec_dont_know;
2399 }
2400
2401 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a
2402    symbolic form.  INSTANTIATE_BELOW is the basic block that stops the
2403    recursive instantiation of parameters: a parameter is a variable
2404    that is defined in a basic block that dominates INSTANTIATE_BELOW or
2405    a function parameter.  */
2406
2407 tree
2408 instantiate_scev (basic_block instantiate_below, struct loop *evolution_loop,
2409                   tree chrec)
2410 {
2411   tree res;
2412   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2413
2414   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2415     {
2416       fprintf (dump_file, "(instantiate_scev \n");
2417       fprintf (dump_file, "  (instantiate_below = %d)\n", instantiate_below->index);
2418       fprintf (dump_file, "  (evolution_loop = %d)\n", evolution_loop->num);
2419       fprintf (dump_file, "  (chrec = ");
2420       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2421       fprintf (dump_file, ")\n");
2422     }
2423  
2424   res = instantiate_scev_1 (instantiate_below, evolution_loop, chrec, false,
2425                             cache, 0);
2426
2427   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2428     {
2429       fprintf (dump_file, "  (res = ");
2430       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2431       fprintf (dump_file, "))\n");
2432     }
2433
2434   htab_delete (cache);
2435   
2436   return res;
2437 }
2438
2439 /* Similar to instantiate_parameters, but does not introduce the
2440    evolutions in outer loops for LOOP invariants in CHREC, and does not
2441    care about causing overflows, as long as they do not affect value
2442    of an expression.  */
2443
2444 tree
2445 resolve_mixers (struct loop *loop, tree chrec)
2446 {
2447   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2448   tree ret = instantiate_scev_1 (block_before_loop (loop), loop, chrec, true,
2449                                  cache, 0);
2450   htab_delete (cache);
2451   return ret;
2452 }
2453
2454 /* Entry point for the analysis of the number of iterations pass.  
2455    This function tries to safely approximate the number of iterations
2456    the loop will run.  When this property is not decidable at compile
2457    time, the result is chrec_dont_know.  Otherwise the result is
2458    a scalar or a symbolic parameter.
2459    
2460    Example of analysis: suppose that the loop has an exit condition:
2461    
2462    "if (b > 49) goto end_loop;"
2463    
2464    and that in a previous analysis we have determined that the
2465    variable 'b' has an evolution function:
2466    
2467    "EF = {23, +, 5}_2".  
2468    
2469    When we evaluate the function at the point 5, i.e. the value of the
2470    variable 'b' after 5 iterations in the loop, we have EF (5) = 48,
2471    and EF (6) = 53.  In this case the value of 'b' on exit is '53' and
2472    the loop body has been executed 6 times.  */
2473
2474 tree 
2475 number_of_latch_executions (struct loop *loop)
2476 {
2477   tree res, type;
2478   edge exit;
2479   struct tree_niter_desc niter_desc;
2480
2481   /* Determine whether the number_of_iterations_in_loop has already
2482      been computed.  */
2483   res = loop->nb_iterations;
2484   if (res)
2485     return res;
2486   res = chrec_dont_know;
2487
2488   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2489     fprintf (dump_file, "(number_of_iterations_in_loop\n");
2490   
2491   exit = single_exit (loop);
2492   if (!exit)
2493     goto end;
2494
2495   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, &niter_desc, false))
2496     goto end;
2497
2498   type = TREE_TYPE (niter_desc.niter);
2499   if (integer_nonzerop (niter_desc.may_be_zero))
2500     res = build_int_cst (type, 0);
2501   else if (integer_zerop (niter_desc.may_be_zero))
2502     res = niter_desc.niter;
2503   else
2504     res = chrec_dont_know;
2505
2506 end:
2507   return set_nb_iterations_in_loop (loop, res);
2508 }
2509
2510 /* Returns the number of executions of the exit condition of LOOP,
2511    i.e., the number by one higher than number_of_latch_executions.
2512    Note that unlike number_of_latch_executions, this number does
2513    not necessarily fit in the unsigned variant of the type of
2514    the control variable -- if the number of iterations is a constant,
2515    we return chrec_dont_know if adding one to number_of_latch_executions
2516    overflows; however, in case the number of iterations is symbolic
2517    expression, the caller is responsible for dealing with this
2518    the possible overflow.  */
2519
2520 tree 
2521 number_of_exit_cond_executions (struct loop *loop)
2522 {
2523   tree ret = number_of_latch_executions (loop);
2524   tree type = chrec_type (ret);
2525
2526   if (chrec_contains_undetermined (ret))
2527     return ret;
2528
2529   ret = chrec_fold_plus (type, ret, build_int_cst (type, 1));
2530   if (TREE_CODE (ret) == INTEGER_CST
2531       && TREE_OVERFLOW (ret))
2532     return chrec_dont_know;
2533
2534   return ret;
2535 }
2536
2537 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2538    This function computes the number of iterations for all the loops
2539    from the EXIT_CONDITIONS array.  */
2540
2541 static void 
2542 number_of_iterations_for_all_loops (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
2543 {
2544   unsigned int i;
2545   unsigned nb_chrec_dont_know_loops = 0;
2546   unsigned nb_static_loops = 0;
2547   gimple cond;
2548   
2549   for (i = 0; VEC_iterate (gimple, *exit_conditions, i, cond); i++)
2550     {
2551       tree res = number_of_latch_executions (loop_containing_stmt (cond));
2552       if (chrec_contains_undetermined (res))
2553         nb_chrec_dont_know_loops++;
2554       else
2555         nb_static_loops++;
2556     }
2557   
2558   if (dump_file)
2559     {
2560       fprintf (dump_file, "\n(\n");
2561       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2562       fprintf (dump_file, "%d\tnb_chrec_dont_know_loops\n", nb_chrec_dont_know_loops);
2563       fprintf (dump_file, "%d\tnb_static_loops\n", nb_static_loops);
2564       fprintf (dump_file, "%d\tnb_total_loops\n", number_of_loops ());
2565       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2566       fprintf (dump_file, ")\n\n");
2567       
2568       print_loops (dump_file, 3);
2569     }
2570 }
2571
2572 \f
2573
2574 /* Counters for the stats.  */
2575
2576 struct chrec_stats 
2577 {
2578   unsigned nb_chrecs;
2579   unsigned nb_affine;
2580   unsigned nb_affine_multivar;
2581   unsigned nb_higher_poly;
2582   unsigned nb_chrec_dont_know;
2583   unsigned nb_undetermined;
2584 };
2585
2586 /* Reset the counters.  */
2587
2588 static inline void
2589 reset_chrecs_counters (struct chrec_stats *stats)
2590 {
2591   stats->nb_chrecs = 0;
2592   stats->nb_affine = 0;
2593   stats->nb_affine_multivar = 0;
2594   stats->nb_higher_poly = 0;
2595   stats->nb_chrec_dont_know = 0;
2596   stats->nb_undetermined = 0;
2597 }
2598
2599 /* Dump the contents of a CHREC_STATS structure.  */
2600
2601 static void
2602 dump_chrecs_stats (FILE *file, struct chrec_stats *stats)
2603 {
2604   fprintf (file, "\n(\n");
2605   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2606   fprintf (file, "%d\taffine univariate chrecs\n", stats->nb_affine);
2607   fprintf (file, "%d\taffine multivariate chrecs\n", stats->nb_affine_multivar);
2608   fprintf (file, "%d\tdegree greater than 2 polynomials\n", 
2609            stats->nb_higher_poly);
2610   fprintf (file, "%d\tchrec_dont_know chrecs\n", stats->nb_chrec_dont_know);
2611   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2612   fprintf (file, "%d\ttotal chrecs\n", stats->nb_chrecs);
2613   fprintf (file, "%d\twith undetermined coefficients\n", 
2614            stats->nb_undetermined);
2615   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2616   fprintf (file, "%d\tchrecs in the scev database\n", 
2617            (int) htab_elements (scalar_evolution_info));
2618   fprintf (file, "%d\tsets in the scev database\n", nb_set_scev);
2619   fprintf (file, "%d\tgets in the scev database\n", nb_get_scev);
2620   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2621   fprintf (file, ")\n\n");
2622 }
2623
2624 /* Gather statistics about CHREC.  */
2625
2626 static void
2627 gather_chrec_stats (tree chrec, struct chrec_stats *stats)
2628 {
2629   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2630     {
2631       fprintf (dump_file, "(classify_chrec ");
2632       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2633       fprintf (dump_file, "\n");
2634     }
2635   
2636   stats->nb_chrecs++;
2637   
2638   if (chrec == NULL_TREE)
2639     {
2640       stats->nb_undetermined++;
2641       return;
2642     }
2643   
2644   switch (TREE_CODE (chrec))
2645     {
2646     case POLYNOMIAL_CHREC:
2647       if (evolution_function_is_affine_p (chrec))
2648         {
2649           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2650             fprintf (dump_file, "  affine_univariate\n");
2651           stats->nb_affine++;
2652         }
2653       else if (evolution_function_is_affine_multivariate_p (chrec, 0))
2654         {
2655           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2656             fprintf (dump_file, "  affine_multivariate\n");
2657           stats->nb_affine_multivar++;
2658         }
2659       else
2660         {
2661           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2662             fprintf (dump_file, "  higher_degree_polynomial\n");
2663           stats->nb_higher_poly++;
2664         }
2665       
2666       break;
2667
2668     default:
2669       break;
2670     }
2671   
2672   if (chrec_contains_undetermined (chrec))
2673     {
2674       if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2675         fprintf (dump_file, "  undetermined\n");
2676       stats->nb_undetermined++;
2677     }
2678   
2679   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2680     fprintf (dump_file, ")\n");
2681 }
2682
2683 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2684    This function analyzes the scalar evolution of all the scalars
2685    defined as loop phi nodes in one of the loops from the
2686    EXIT_CONDITIONS array.  
2687    
2688    TODO Optimization: A loop is in canonical form if it contains only
2689    a single scalar loop phi node.  All the other scalars that have an
2690    evolution in the loop are rewritten in function of this single
2691    index.  This allows the parallelization of the loop.  */
2692
2693 static void 
2694 analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (VEC(gimple,heap) **exit_conditions)
2695 {
2696   unsigned int i;
2697   struct chrec_stats stats;
2698   gimple cond, phi;
2699   gimple_stmt_iterator psi;
2700   
2701   reset_chrecs_counters (&stats);
2702   
2703   for (i = 0; VEC_iterate (gimple, *exit_conditions, i, cond); i++)
2704     {
2705       struct loop *loop;
2706       basic_block bb;
2707       tree chrec;
2708       
2709       loop = loop_containing_stmt (cond);
2710       bb = loop->header;
2711       
2712       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
2713         {
2714           phi = gsi_stmt (psi);
2715           if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
2716             {
2717               chrec = instantiate_parameters 
2718                         (loop, 
2719                          analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
2720             
2721               if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2722                 gather_chrec_stats (chrec, &stats);
2723             }
2724         }
2725     }
2726   
2727   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2728     dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2729 }
2730
2731 /* Callback for htab_traverse, gathers information on chrecs in the
2732    hashtable.  */
2733
2734 static int
2735 gather_stats_on_scev_database_1 (void **slot, void *stats)
2736 {
2737   struct scev_info_str *entry = (struct scev_info_str *) *slot;
2738
2739   gather_chrec_stats (entry->chrec, (struct chrec_stats *) stats);
2740
2741   return 1;
2742 }
2743
2744 /* Classify the chrecs of the whole database.  */
2745
2746 void 
2747 gather_stats_on_scev_database (void)
2748 {
2749   struct chrec_stats stats;
2750   
2751   if (!dump_file)
2752     return;
2753   
2754   reset_chrecs_counters (&stats);
2755  
2756   htab_traverse (scalar_evolution_info, gather_stats_on_scev_database_1,
2757                  &stats);
2758
2759   dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2760 }
2761
2762 \f
2763
2764 /* Initializer.  */
2765
2766 static void
2767 initialize_scalar_evolutions_analyzer (void)
2768 {
2769   /* The elements below are unique.  */
2770   if (chrec_dont_know == NULL_TREE)
2771     {
2772       chrec_not_analyzed_yet = NULL_TREE;
2773       chrec_dont_know = make_node (SCEV_NOT_KNOWN);
2774       chrec_known = make_node (SCEV_KNOWN);
2775       TREE_TYPE (chrec_dont_know) = void_type_node;
2776       TREE_TYPE (chrec_known) = void_type_node;
2777     }
2778 }
2779
2780 /* Initialize the analysis of scalar evolutions for LOOPS.  */
2781
2782 void
2783 scev_initialize (void)
2784 {
2785   loop_iterator li;
2786   struct loop *loop;
2787
2788   scalar_evolution_info = htab_create_alloc (100,
2789                                              hash_scev_info,
2790                                              eq_scev_info,
2791                                              del_scev_info,
2792                                              ggc_calloc,
2793                                              ggc_free);
2794   
2795   initialize_scalar_evolutions_analyzer ();
2796
2797   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2798     {
2799       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2800     }
2801 }
2802
2803 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis.  */
2804
2805 void
2806 scev_reset (void)
2807 {
2808   loop_iterator li;
2809   struct loop *loop;
2810
2811   if (!scalar_evolution_info || !current_loops)
2812     return;
2813
2814   htab_empty (scalar_evolution_info);
2815   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2816     {
2817       loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2818     }
2819 }
2820
2821 /* Checks whether use of OP in USE_LOOP behaves as a simple affine iv with
2822    respect to WRTO_LOOP and returns its base and step in IV if possible
2823    (see analyze_scalar_evolution_in_loop for more details on USE_LOOP
2824    and WRTO_LOOP).  If ALLOW_NONCONSTANT_STEP is true, we want step to be
2825    invariant in LOOP.  Otherwise we require it to be an integer constant.
2826    
2827    IV->no_overflow is set to true if we are sure the iv cannot overflow (e.g.
2828    because it is computed in signed arithmetics).  Consequently, adding an
2829    induction variable
2830    
2831    for (i = IV->base; ; i += IV->step)
2832
2833    is only safe if IV->no_overflow is false, or TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED is
2834    false for the type of the induction variable, or you can prove that i does
2835    not wrap by some other argument.  Otherwise, this might introduce undefined
2836    behavior, and
2837    
2838    for (i = iv->base; ; i = (type) ((unsigned type) i + (unsigned type) iv->step))
2839
2840    must be used instead.  */
2841
2842 bool
2843 simple_iv (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop, tree op,
2844            affine_iv *iv, bool allow_nonconstant_step)
2845 {
2846   tree type, ev;
2847   bool folded_casts;
2848
2849   iv->base = NULL_TREE;
2850   iv->step = NULL_TREE;
2851   iv->no_overflow = false;
2852
2853   type = TREE_TYPE (op);
2854   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2855       && TREE_CODE (type) != POINTER_TYPE)
2856     return false;
2857
2858   ev = analyze_scalar_evolution_in_loop (wrto_loop, use_loop, op,
2859                                          &folded_casts);
2860   if (chrec_contains_undetermined (ev)
2861       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (ev, wrto_loop->num))
2862     return false;
2863
2864   if (tree_does_not_contain_chrecs (ev))
2865     {
2866       iv->base = ev;
2867       iv->step = build_int_cst (TREE_TYPE (ev), 0);
2868       iv->no_overflow = true;
2869       return true;
2870     }
2871
2872   if (TREE_CODE (ev) != POLYNOMIAL_CHREC
2873       || CHREC_VARIABLE (ev) != (unsigned) wrto_loop->num)
2874     return false;
2875
2876   iv->step = CHREC_RIGHT (ev);
2877   if ((!allow_nonconstant_step && TREE_CODE (iv->step) != INTEGER_CST)
2878       || tree_contains_chrecs (iv->step, NULL))
2879     return false;
2880
2881   iv->base = CHREC_LEFT (ev);
2882   if (tree_contains_chrecs (iv->base, NULL))
2883     return false;
2884
2885   iv->no_overflow = !folded_casts && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type);
2886
2887   return true;
2888 }
2889
2890 /* Runs the analysis of scalar evolutions.  */
2891
2892 void
2893 scev_analysis (void)
2894 {
2895   VEC(gimple,heap) *exit_conditions;
2896   
2897   exit_conditions = VEC_alloc (gimple, heap, 37);
2898   select_loops_exit_conditions (&exit_conditions);
2899
2900   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2901     analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (&exit_conditions);
2902   
2903   number_of_iterations_for_all_loops (&exit_conditions);
2904   VEC_free (gimple, heap, exit_conditions);
2905 }
2906
2907 /* Finalize the scalar evolution analysis.  */
2908
2909 void
2910 scev_finalize (void)
2911 {
2912   if (!scalar_evolution_info)
2913     return;
2914   htab_delete (scalar_evolution_info);
2915   scalar_evolution_info = NULL;
2916 }
2917
2918 /* Returns true if the expression EXPR is considered to be too expensive
2919    for scev_const_prop.  */
2920
2921 bool
2922 expression_expensive_p (tree expr)
2923 {
2924   enum tree_code code;
2925
2926   if (is_gimple_val (expr))
2927     return false;
2928
2929   code = TREE_CODE (expr);
2930   if (code == TRUNC_DIV_EXPR
2931       || code == CEIL_DIV_EXPR
2932       || code == FLOOR_DIV_EXPR
2933       || code == ROUND_DIV_EXPR
2934       || code == TRUNC_MOD_EXPR
2935       || code == CEIL_MOD_EXPR
2936       || code == FLOOR_MOD_EXPR
2937       || code == ROUND_MOD_EXPR
2938       || code == EXACT_DIV_EXPR)
2939     {
2940       /* Division by power of two is usually cheap, so we allow it.
2941          Forbid anything else.  */
2942       if (!integer_pow2p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
2943         return true;
2944     }
2945
2946   switch (TREE_CODE_CLASS (code))
2947     {
2948     case tcc_binary:
2949     case tcc_comparison:
2950       if (expression_expensive_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
2951         return true;
2952
2953       /* Fallthru.  */
2954     case tcc_unary:
2955       return expression_expensive_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
2956
2957     default:
2958       return true;
2959     }
2960 }
2961
2962 /* Replace ssa names for that scev can prove they are constant by the
2963    appropriate constants.  Also perform final value replacement in loops,
2964    in case the replacement expressions are cheap.
2965    
2966    We only consider SSA names defined by phi nodes; rest is left to the
2967    ordinary constant propagation pass.  */
2968
2969 unsigned int
2970 scev_const_prop (void)
2971 {
2972   basic_block bb;
2973   tree name, type, ev;
2974   gimple phi, ass;
2975   struct loop *loop, *ex_loop;
2976   bitmap ssa_names_to_remove = NULL;
2977   unsigned i;
2978   loop_iterator li;
2979   gimple_stmt_iterator psi;
2980
2981   if (number_of_loops () <= 1)
2982     return 0;
2983
2984   FOR_EACH_BB (bb)
2985     {
2986       loop = bb->loop_father;
2987
2988       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
2989         {
2990           phi = gsi_stmt (psi);
2991           name = PHI_RESULT (phi);
2992
2993           if (!is_gimple_reg (name))
2994             continue;
2995
2996           type = TREE_TYPE (name);
2997
2998           if (!POINTER_TYPE_P (type)
2999               && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
3000             continue;
3001
3002           ev = resolve_mixers (loop, analyze_scalar_evolution (loop, name));
3003           if (!is_gimple_min_invariant (ev)
3004               || !may_propagate_copy (name, ev))
3005             continue;
3006
3007           /* Replace the uses of the name.  */
3008           if (name != ev)
3009             replace_uses_by (name, ev);
3010
3011           if (!ssa_names_to_remove)
3012             ssa_names_to_remove = BITMAP_ALLOC (NULL);
3013           bitmap_set_bit (ssa_names_to_remove, SSA_NAME_VERSION (name));
3014         }
3015     }
3016
3017   /* Remove the ssa names that were replaced by constants.  We do not
3018      remove them directly in the previous cycle, since this
3019      invalidates scev cache.  */
3020   if (ssa_names_to_remove)
3021     {
3022       bitmap_iterator bi;
3023
3024       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ssa_names_to_remove, 0, i, bi)
3025         {
3026           gimple_stmt_iterator psi;
3027           name = ssa_name (i);
3028           phi = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
3029
3030           gcc_assert (gimple_code (phi) == GIMPLE_PHI);
3031           psi = gsi_for_stmt (phi);
3032           remove_phi_node (&psi, true);
3033         }
3034
3035       BITMAP_FREE (ssa_names_to_remove);
3036       scev_reset ();
3037     }
3038
3039   /* Now the regular final value replacement.  */
3040   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
3041     {
3042       edge exit;
3043       tree def, rslt, niter;
3044       gimple_stmt_iterator bsi;
3045
3046       /* If we do not know exact number of iterations of the loop, we cannot
3047          replace the final value.  */
3048       exit = single_exit (loop);
3049       if (!exit)
3050         continue;
3051
3052       niter = number_of_latch_executions (loop);
3053       if (niter == chrec_dont_know)
3054         continue;
3055
3056       /* Ensure that it is possible to insert new statements somewhere.  */
3057       if (!single_pred_p (exit->dest))
3058         split_loop_exit_edge (exit);
3059       bsi = gsi_after_labels (exit->dest);
3060
3061       ex_loop = superloop_at_depth (loop,
3062                                     loop_depth (exit->dest->loop_father) + 1);
3063
3064       for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); )
3065         {
3066           phi = gsi_stmt (psi);
3067           rslt = PHI_RESULT (phi);
3068           def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
3069           if (!is_gimple_reg (def))
3070             {
3071               gsi_next (&psi);
3072               continue;
3073             }
3074
3075           if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
3076               && !INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
3077             {
3078               gsi_next (&psi);
3079               continue;
3080             }
3081
3082           def = analyze_scalar_evolution_in_loop (ex_loop, loop, def, NULL);
3083           def = compute_overall_effect_of_inner_loop (ex_loop, def);
3084           if (!tree_does_not_contain_chrecs (def)
3085               || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (def, ex_loop->num)
3086               /* Moving the computation from the loop may prolong life range
3087                  of some ssa names, which may cause problems if they appear
3088                  on abnormal edges.  */
3089               || contains_abnormal_ssa_name_p (def)
3090               /* Do not emit expensive expressions.  The rationale is that
3091                  when someone writes a code like
3092
3093                  while (n > 45) n -= 45;
3094
3095                  he probably knows that n is not large, and does not want it
3096                  to be turned into n %= 45.  */
3097               || expression_expensive_p (def))
3098             {
3099               gsi_next (&psi);
3100               continue;
3101             }
3102
3103           /* Eliminate the PHI node and replace it by a computation outside
3104              the loop.  */
3105           def = unshare_expr (def);
3106           remove_phi_node (&psi, false);
3107
3108           def = force_gimple_operand_gsi (&bsi, def, false, NULL_TREE,
3109                                           true, GSI_SAME_STMT);
3110           ass = gimple_build_assign (rslt, def);
3111           gsi_insert_before (&bsi, ass, GSI_SAME_STMT);
3112         }
3113     }
3114   return 0;
3115 }
3116
3117 #include "gt-tree-scalar-evolution.h"