OSDN Git Service

PR/18595
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-scalar-evolution.c
1 /* Scalar evolution detector.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Sebastian Pop <s.pop@laposte.net>
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
19 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
20 02110-1301, USA.  */
21
22 /* 
23    Description: 
24    
25    This pass analyzes the evolution of scalar variables in loop
26    structures.  The algorithm is based on the SSA representation,
27    and on the loop hierarchy tree.  This algorithm is not based on
28    the notion of versions of a variable, as it was the case for the
29    previous implementations of the scalar evolution algorithm, but
30    it assumes that each defined name is unique.
31
32    The notation used in this file is called "chains of recurrences",
33    and has been proposed by Eugene Zima, Robert Van Engelen, and
34    others for describing induction variables in programs.  For example
35    "b -> {0, +, 2}_1" means that the scalar variable "b" is equal to 0
36    when entering in the loop_1 and has a step 2 in this loop, in other
37    words "for (b = 0; b < N; b+=2);".  Note that the coefficients of
38    this chain of recurrence (or chrec [shrek]) can contain the name of
39    other variables, in which case they are called parametric chrecs.
40    For example, "b -> {a, +, 2}_1" means that the initial value of "b"
41    is the value of "a".  In most of the cases these parametric chrecs
42    are fully instantiated before their use because symbolic names can
43    hide some difficult cases such as self-references described later
44    (see the Fibonacci example).
45    
46    A short sketch of the algorithm is:
47      
48    Given a scalar variable to be analyzed, follow the SSA edge to
49    its definition:
50      
51    - When the definition is a MODIFY_EXPR: if the right hand side
52    (RHS) of the definition cannot be statically analyzed, the answer
53    of the analyzer is: "don't know".  
54    Otherwise, for all the variables that are not yet analyzed in the
55    RHS, try to determine their evolution, and finally try to
56    evaluate the operation of the RHS that gives the evolution
57    function of the analyzed variable.
58
59    - When the definition is a condition-phi-node: determine the
60    evolution function for all the branches of the phi node, and
61    finally merge these evolutions (see chrec_merge).
62
63    - When the definition is a loop-phi-node: determine its initial
64    condition, that is the SSA edge defined in an outer loop, and
65    keep it symbolic.  Then determine the SSA edges that are defined
66    in the body of the loop.  Follow the inner edges until ending on
67    another loop-phi-node of the same analyzed loop.  If the reached
68    loop-phi-node is not the starting loop-phi-node, then we keep
69    this definition under a symbolic form.  If the reached
70    loop-phi-node is the same as the starting one, then we compute a
71    symbolic stride on the return path.  The result is then the
72    symbolic chrec {initial_condition, +, symbolic_stride}_loop.
73
74    Examples:
75    
76    Example 1: Illustration of the basic algorithm.
77    
78    | a = 3
79    | loop_1
80    |   b = phi (a, c)
81    |   c = b + 1
82    |   if (c > 10) exit_loop
83    | endloop
84    
85    Suppose that we want to know the number of iterations of the
86    loop_1.  The exit_loop is controlled by a COND_EXPR (c > 10).  We
87    ask the scalar evolution analyzer two questions: what's the
88    scalar evolution (scev) of "c", and what's the scev of "10".  For
89    "10" the answer is "10" since it is a scalar constant.  For the
90    scalar variable "c", it follows the SSA edge to its definition,
91    "c = b + 1", and then asks again what's the scev of "b".
92    Following the SSA edge, we end on a loop-phi-node "b = phi (a,
93    c)", where the initial condition is "a", and the inner loop edge
94    is "c".  The initial condition is kept under a symbolic form (it
95    may be the case that the copy constant propagation has done its
96    work and we end with the constant "3" as one of the edges of the
97    loop-phi-node).  The update edge is followed to the end of the
98    loop, and until reaching again the starting loop-phi-node: b -> c
99    -> b.  At this point we have drawn a path from "b" to "b" from
100    which we compute the stride in the loop: in this example it is
101    "+1".  The resulting scev for "b" is "b -> {a, +, 1}_1".  Now
102    that the scev for "b" is known, it is possible to compute the
103    scev for "c", that is "c -> {a + 1, +, 1}_1".  In order to
104    determine the number of iterations in the loop_1, we have to
105    instantiate_parameters ({a + 1, +, 1}_1), that gives after some
106    more analysis the scev {4, +, 1}_1, or in other words, this is
107    the function "f (x) = x + 4", where x is the iteration count of
108    the loop_1.  Now we have to solve the inequality "x + 4 > 10",
109    and take the smallest iteration number for which the loop is
110    exited: x = 7.  This loop runs from x = 0 to x = 7, and in total
111    there are 8 iterations.  In terms of loop normalization, we have
112    created a variable that is implicitly defined, "x" or just "_1",
113    and all the other analyzed scalars of the loop are defined in
114    function of this variable:
115    
116    a -> 3
117    b -> {3, +, 1}_1
118    c -> {4, +, 1}_1
119      
120    or in terms of a C program: 
121      
122    | a = 3
123    | for (x = 0; x <= 7; x++)
124    |   {
125    |     b = x + 3
126    |     c = x + 4
127    |   }
128      
129    Example 2: Illustration of the algorithm on nested loops.
130      
131    | loop_1
132    |   a = phi (1, b)
133    |   c = a + 2
134    |   loop_2  10 times
135    |     b = phi (c, d)
136    |     d = b + 3
137    |   endloop
138    | endloop
139      
140    For analyzing the scalar evolution of "a", the algorithm follows
141    the SSA edge into the loop's body: "a -> b".  "b" is an inner
142    loop-phi-node, and its analysis as in Example 1, gives: 
143      
144    b -> {c, +, 3}_2
145    d -> {c + 3, +, 3}_2
146      
147    Following the SSA edge for the initial condition, we end on "c = a
148    + 2", and then on the starting loop-phi-node "a".  From this point,
149    the loop stride is computed: back on "c = a + 2" we get a "+2" in
150    the loop_1, then on the loop-phi-node "b" we compute the overall
151    effect of the inner loop that is "b = c + 30", and we get a "+30"
152    in the loop_1.  That means that the overall stride in loop_1 is
153    equal to "+32", and the result is: 
154      
155    a -> {1, +, 32}_1
156    c -> {3, +, 32}_1
157      
158    Example 3: Higher degree polynomials.
159      
160    | loop_1
161    |   a = phi (2, b)
162    |   c = phi (5, d)
163    |   b = a + 1
164    |   d = c + a
165    | endloop
166      
167    a -> {2, +, 1}_1
168    b -> {3, +, 1}_1
169    c -> {5, +, a}_1
170    d -> {5 + a, +, a}_1
171      
172    instantiate_parameters ({5, +, a}_1) -> {5, +, 2, +, 1}_1
173    instantiate_parameters ({5 + a, +, a}_1) -> {7, +, 3, +, 1}_1
174      
175    Example 4: Lucas, Fibonacci, or mixers in general.
176      
177    | loop_1
178    |   a = phi (1, b)
179    |   c = phi (3, d)
180    |   b = c
181    |   d = c + a
182    | endloop
183      
184    a -> (1, c)_1
185    c -> {3, +, a}_1
186      
187    The syntax "(1, c)_1" stands for a PEELED_CHREC that has the
188    following semantics: during the first iteration of the loop_1, the
189    variable contains the value 1, and then it contains the value "c".
190    Note that this syntax is close to the syntax of the loop-phi-node:
191    "a -> (1, c)_1" vs. "a = phi (1, c)".
192      
193    The symbolic chrec representation contains all the semantics of the
194    original code.  What is more difficult is to use this information.
195      
196    Example 5: Flip-flops, or exchangers.
197      
198    | loop_1
199    |   a = phi (1, b)
200    |   c = phi (3, d)
201    |   b = c
202    |   d = a
203    | endloop
204      
205    a -> (1, c)_1
206    c -> (3, a)_1
207      
208    Based on these symbolic chrecs, it is possible to refine this
209    information into the more precise PERIODIC_CHRECs: 
210      
211    a -> |1, 3|_1
212    c -> |3, 1|_1
213      
214    This transformation is not yet implemented.
215      
216    Further readings:
217    
218    You can find a more detailed description of the algorithm in:
219    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.pdf
220    http://icps.u-strasbg.fr/~pop/DEA_03_Pop.ps.gz.  But note that
221    this is a preliminary report and some of the details of the
222    algorithm have changed.  I'm working on a research report that
223    updates the description of the algorithms to reflect the design
224    choices used in this implementation.
225      
226    A set of slides show a high level overview of the algorithm and run
227    an example through the scalar evolution analyzer:
228    http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/mar04/slides.pdf
229
230    The slides that I have presented at the GCC Summit'04 are available
231    at: http://cri.ensmp.fr/~pop/gcc/20040604/gccsummit-lno-spop.pdf
232 */
233
234 #include "config.h"
235 #include "system.h"
236 #include "coretypes.h"
237 #include "tm.h"
238 #include "ggc.h"
239 #include "tree.h"
240 #include "real.h"
241
242 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
243 #include "rtl.h"
244 #include "basic-block.h"
245 #include "diagnostic.h"
246 #include "tree-flow.h"
247 #include "tree-dump.h"
248 #include "timevar.h"
249 #include "cfgloop.h"
250 #include "tree-chrec.h"
251 #include "tree-scalar-evolution.h"
252 #include "tree-pass.h"
253 #include "flags.h"
254 #include "params.h"
255
256 static tree analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *, tree, tree);
257 static tree resolve_mixers (struct loop *, tree);
258
259 /* The cached information about a ssa name VAR, claiming that inside LOOP,
260    the value of VAR can be expressed as CHREC.  */
261
262 struct scev_info_str
263 {
264   tree var;
265   tree chrec;
266 };
267
268 /* Counters for the scev database.  */
269 static unsigned nb_set_scev = 0;
270 static unsigned nb_get_scev = 0;
271
272 /* The following trees are unique elements.  Thus the comparison of
273    another element to these elements should be done on the pointer to
274    these trees, and not on their value.  */
275
276 /* The SSA_NAMEs that are not yet analyzed are qualified with NULL_TREE.  */
277 tree chrec_not_analyzed_yet;
278
279 /* Reserved to the cases where the analyzer has detected an
280    undecidable property at compile time.  */
281 tree chrec_dont_know;
282
283 /* When the analyzer has detected that a property will never
284    happen, then it qualifies it with chrec_known.  */
285 tree chrec_known;
286
287 static bitmap already_instantiated;
288
289 static htab_t scalar_evolution_info;
290
291 \f
292 /* Constructs a new SCEV_INFO_STR structure.  */
293
294 static inline struct scev_info_str *
295 new_scev_info_str (tree var)
296 {
297   struct scev_info_str *res;
298   
299   res = xmalloc (sizeof (struct scev_info_str));
300   res->var = var;
301   res->chrec = chrec_not_analyzed_yet;
302   
303   return res;
304 }
305
306 /* Computes a hash function for database element ELT.  */
307
308 static hashval_t
309 hash_scev_info (const void *elt)
310 {
311   return SSA_NAME_VERSION (((struct scev_info_str *) elt)->var);
312 }
313
314 /* Compares database elements E1 and E2.  */
315
316 static int
317 eq_scev_info (const void *e1, const void *e2)
318 {
319   const struct scev_info_str *elt1 = e1;
320   const struct scev_info_str *elt2 = e2;
321
322   return elt1->var == elt2->var;
323 }
324
325 /* Deletes database element E.  */
326
327 static void
328 del_scev_info (void *e)
329 {
330   free (e);
331 }
332
333 /* Get the index corresponding to VAR in the current LOOP.  If
334    it's the first time we ask for this VAR, then we return
335    chrec_not_analyzed_yet for this VAR and return its index.  */
336
337 static tree *
338 find_var_scev_info (tree var)
339 {
340   struct scev_info_str *res;
341   struct scev_info_str tmp;
342   PTR *slot;
343
344   tmp.var = var;
345   slot = htab_find_slot (scalar_evolution_info, &tmp, INSERT);
346
347   if (!*slot)
348     *slot = new_scev_info_str (var);
349   res = *slot;
350
351   return &res->chrec;
352 }
353
354 /* Return true when CHREC contains symbolic names defined in
355    LOOP_NB.  */
356
357 bool 
358 chrec_contains_symbols_defined_in_loop (tree chrec, unsigned loop_nb)
359 {
360   if (chrec == NULL_TREE)
361     return false;
362
363   if (TREE_INVARIANT (chrec))
364     return false;
365
366   if (TREE_CODE (chrec) == VAR_DECL
367       || TREE_CODE (chrec) == PARM_DECL
368       || TREE_CODE (chrec) == FUNCTION_DECL
369       || TREE_CODE (chrec) == LABEL_DECL
370       || TREE_CODE (chrec) == RESULT_DECL
371       || TREE_CODE (chrec) == FIELD_DECL)
372     return true;
373
374   if (TREE_CODE (chrec) == SSA_NAME)
375     {
376       tree def = SSA_NAME_DEF_STMT (chrec);
377       struct loop *def_loop = loop_containing_stmt (def);
378       struct loop *loop = current_loops->parray[loop_nb];
379
380       if (def_loop == NULL)
381         return false;
382
383       if (loop == def_loop || flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
384         return true;
385
386       return false;
387     }
388
389   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
390     {
391     case 3:
392       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 2), 
393                                                   loop_nb))
394         return true;
395
396     case 2:
397       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 1), 
398                                                   loop_nb))
399         return true;
400
401     case 1:
402       if (chrec_contains_symbols_defined_in_loop (TREE_OPERAND (chrec, 0), 
403                                                   loop_nb))
404         return true;
405
406     default:
407       return false;
408     }
409 }
410
411 /* Return true when PHI is a loop-phi-node.  */
412
413 static bool
414 loop_phi_node_p (tree phi)
415 {
416   /* The implementation of this function is based on the following
417      property: "all the loop-phi-nodes of a loop are contained in the
418      loop's header basic block".  */
419
420   return loop_containing_stmt (phi)->header == bb_for_stmt (phi);
421 }
422
423 /* Compute the scalar evolution for EVOLUTION_FN after crossing LOOP.
424    In general, in the case of multivariate evolutions we want to get
425    the evolution in different loops.  LOOP specifies the level for
426    which to get the evolution.
427    
428    Example:
429    
430    | for (j = 0; j < 100; j++)
431    |   {
432    |     for (k = 0; k < 100; k++)
433    |       {
434    |         i = k + j;   - Here the value of i is a function of j, k. 
435    |       }
436    |      ... = i         - Here the value of i is a function of j. 
437    |   }
438    | ... = i              - Here the value of i is a scalar.  
439    
440    Example:  
441    
442    | i_0 = ...
443    | loop_1 10 times
444    |   i_1 = phi (i_0, i_2)
445    |   i_2 = i_1 + 2
446    | endloop
447     
448    This loop has the same effect as:
449    LOOP_1 has the same effect as:
450     
451    | i_1 = i_0 + 20
452    
453    The overall effect of the loop, "i_0 + 20" in the previous example, 
454    is obtained by passing in the parameters: LOOP = 1, 
455    EVOLUTION_FN = {i_0, +, 2}_1.
456 */
457  
458 static tree 
459 compute_overall_effect_of_inner_loop (struct loop *loop, tree evolution_fn)
460 {
461   bool val = false;
462
463   if (evolution_fn == chrec_dont_know)
464     return chrec_dont_know;
465
466   else if (TREE_CODE (evolution_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
467     {
468       if (CHREC_VARIABLE (evolution_fn) >= (unsigned) loop->num)
469         {
470           struct loop *inner_loop = 
471             current_loops->parray[CHREC_VARIABLE (evolution_fn)];
472           tree nb_iter = number_of_iterations_in_loop (inner_loop);
473
474           if (nb_iter == chrec_dont_know)
475             return chrec_dont_know;
476           else
477             {
478               tree res;
479
480               /* Number of iterations is off by one (the ssa name we
481                  analyze must be defined before the exit).  */
482               nb_iter = chrec_fold_minus (chrec_type (nb_iter),
483                                 nb_iter,
484                                 build_int_cst_type (chrec_type (nb_iter), 1));
485               
486               /* evolution_fn is the evolution function in LOOP.  Get
487                  its value in the nb_iter-th iteration.  */
488               res = chrec_apply (inner_loop->num, evolution_fn, nb_iter);
489               
490               /* Continue the computation until ending on a parent of LOOP.  */
491               return compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, res);
492             }
493         }
494       else
495         return evolution_fn;
496      }
497   
498   /* If the evolution function is an invariant, there is nothing to do.  */
499   else if (no_evolution_in_loop_p (evolution_fn, loop->num, &val) && val)
500     return evolution_fn;
501   
502   else
503     return chrec_dont_know;
504 }
505
506 /* Determine whether the CHREC is always positive/negative.  If the expression
507    cannot be statically analyzed, return false, otherwise set the answer into
508    VALUE.  */
509
510 bool
511 chrec_is_positive (tree chrec, bool *value)
512 {
513   bool value0, value1;
514   bool value2;
515   tree end_value;
516   tree nb_iter;
517   
518   switch (TREE_CODE (chrec))
519     {
520     case POLYNOMIAL_CHREC:
521       if (!chrec_is_positive (CHREC_LEFT (chrec), &value0)
522           || !chrec_is_positive (CHREC_RIGHT (chrec), &value1))
523         return false;
524      
525       /* FIXME -- overflows.  */
526       if (value0 == value1)
527         {
528           *value = value0;
529           return true;
530         }
531
532       /* Otherwise the chrec is under the form: "{-197, +, 2}_1",
533          and the proof consists in showing that the sign never
534          changes during the execution of the loop, from 0 to
535          loop->nb_iterations.  */
536       if (!evolution_function_is_affine_p (chrec))
537         return false;
538
539       nb_iter = number_of_iterations_in_loop
540         (current_loops->parray[CHREC_VARIABLE (chrec)]);
541
542       if (chrec_contains_undetermined (nb_iter))
543         return false;
544
545       nb_iter = chrec_fold_minus 
546         (chrec_type (nb_iter), nb_iter,
547          build_int_cst (chrec_type (nb_iter), 1));
548
549 #if 0
550       /* TODO -- If the test is after the exit, we may decrease the number of
551          iterations by one.  */
552       if (after_exit)
553         nb_iter = chrec_fold_minus 
554                 (chrec_type (nb_iter), nb_iter,
555                  build_int_cst (chrec_type (nb_iter), 1));
556 #endif
557
558       end_value = chrec_apply (CHREC_VARIABLE (chrec), chrec, nb_iter);
559               
560       if (!chrec_is_positive (end_value, &value2))
561         return false;
562         
563       *value = value0;
564       return value0 == value1;
565       
566     case INTEGER_CST:
567       *value = (tree_int_cst_sgn (chrec) == 1);
568       return true;
569       
570     default:
571       return false;
572     }
573 }
574
575 /* Associate CHREC to SCALAR.  */
576
577 static void
578 set_scalar_evolution (tree scalar, tree chrec)
579 {
580   tree *scalar_info;
581  
582   if (TREE_CODE (scalar) != SSA_NAME)
583     return;
584
585   scalar_info = find_var_scev_info (scalar);
586   
587   if (dump_file)
588     {
589       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
590         {
591           fprintf (dump_file, "(set_scalar_evolution \n");
592           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
593           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
594           fprintf (dump_file, ")\n  (scalar_evolution = ");
595           print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
596           fprintf (dump_file, "))\n");
597         }
598       if (dump_flags & TDF_STATS)
599         nb_set_scev++;
600     }
601   
602   *scalar_info = chrec;
603 }
604
605 /* Retrieve the chrec associated to SCALAR in the LOOP.  */
606
607 static tree
608 get_scalar_evolution (tree scalar)
609 {
610   tree res;
611   
612   if (dump_file)
613     {
614       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
615         {
616           fprintf (dump_file, "(get_scalar_evolution \n");
617           fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
618           print_generic_expr (dump_file, scalar, 0);
619           fprintf (dump_file, ")\n");
620         }
621       if (dump_flags & TDF_STATS)
622         nb_get_scev++;
623     }
624   
625   switch (TREE_CODE (scalar))
626     {
627     case SSA_NAME:
628       res = *find_var_scev_info (scalar);
629       break;
630
631     case REAL_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, 
663                     tree chrec_before, 
664                     tree to_add)
665 {
666   switch (TREE_CODE (chrec_before))
667     {
668     case POLYNOMIAL_CHREC:
669       if (CHREC_VARIABLE (chrec_before) <= loop_nb)
670         {
671           unsigned var;
672           tree left, right;
673           tree type = chrec_type (chrec_before);
674           
675           /* When there is no evolution part in this loop, build it.  */
676           if (CHREC_VARIABLE (chrec_before) < loop_nb)
677             {
678               var = loop_nb;
679               left = chrec_before;
680               right = SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
681                 ? build_real (type, dconst0)
682                 : build_int_cst (type, 0);
683             }
684           else
685             {
686               var = CHREC_VARIABLE (chrec_before);
687               left = CHREC_LEFT (chrec_before);
688               right = CHREC_RIGHT (chrec_before);
689             }
690
691           return build_polynomial_chrec 
692             (var, left, chrec_fold_plus (type, right, to_add));
693         }
694       else
695         /* Search the evolution in LOOP_NB.  */
696         return build_polynomial_chrec 
697           (CHREC_VARIABLE (chrec_before),
698            add_to_evolution_1 (loop_nb, CHREC_LEFT (chrec_before), to_add),
699            CHREC_RIGHT (chrec_before));
700       
701     default:
702       /* These nodes do not depend on a loop.  */
703       if (chrec_before == chrec_dont_know)
704         return chrec_dont_know;
705       return build_polynomial_chrec (loop_nb, chrec_before, to_add);
706     }
707 }
708
709 /* Add TO_ADD to the evolution part of CHREC_BEFORE in the dimension
710    of LOOP_NB.  
711    
712    Description (provided for completeness, for those who read code in
713    a plane, and for my poor 62 bytes brain that would have forgotten
714    all this in the next two or three months):
715    
716    The algorithm of translation of programs from the SSA representation
717    into the chrecs syntax is based on a pattern matching.  After having
718    reconstructed the overall tree expression for a loop, there are only
719    two cases that can arise:
720    
721    1. a = loop-phi (init, a + expr)
722    2. a = loop-phi (init, expr)
723    
724    where EXPR is either a scalar constant with respect to the analyzed
725    loop (this is a degree 0 polynomial), or an expression containing
726    other loop-phi definitions (these are higher degree polynomials).
727    
728    Examples:
729    
730    1. 
731    | init = ...
732    | loop_1
733    |   a = phi (init, a + 5)
734    | endloop
735    
736    2. 
737    | inita = ...
738    | initb = ...
739    | loop_1
740    |   a = phi (inita, 2 * b + 3)
741    |   b = phi (initb, b + 1)
742    | endloop
743    
744    For the first case, the semantics of the SSA representation is: 
745    
746    | a (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
747    
748    that is, there is a loop index "x" that determines the scalar value
749    of the variable during the loop execution.  During the first
750    iteration, the value is that of the initial condition INIT, while
751    during the subsequent iterations, it is the sum of the initial
752    condition with the sum of all the values of EXPR from the initial
753    iteration to the before last considered iteration.  
754    
755    For the second case, the semantics of the SSA program is:
756    
757    | a (x) = init, if x = 0;
758    |         expr (x - 1), otherwise.
759    
760    The second case corresponds to the PEELED_CHREC, whose syntax is
761    close to the syntax of a loop-phi-node: 
762    
763    | phi (init, expr)  vs.  (init, expr)_x
764    
765    The proof of the translation algorithm for the first case is a
766    proof by structural induction based on the degree of EXPR.  
767    
768    Degree 0:
769    When EXPR is a constant with respect to the analyzed loop, or in
770    other words when EXPR is a polynomial of degree 0, the evolution of
771    the variable A in the loop is an affine function with an initial
772    condition INIT, and a step EXPR.  In order to show this, we start
773    from the semantics of the SSA representation:
774    
775    f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
776    
777    and since "expr (j)" is a constant with respect to "j",
778    
779    f (x) = init + x * expr 
780    
781    Finally, based on the semantics of the pure sum chrecs, by
782    identification we get the corresponding chrecs syntax:
783    
784    f (x) = init * \binom{x}{0} + expr * \binom{x}{1} 
785    f (x) -> {init, +, expr}_x
786    
787    Higher degree:
788    Suppose that EXPR is a polynomial of degree N with respect to the
789    analyzed loop_x for which we have already determined that it is
790    written under the chrecs syntax:
791    
792    | expr (x)  ->  {b_0, +, b_1, +, ..., +, b_{n-1}} (x)
793    
794    We start from the semantics of the SSA program:
795    
796    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} expr (j)
797    |
798    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
799    |                (b_0 * \binom{j}{0} + ... + b_{n-1} * \binom{j}{n-1})
800    |
801    | f (x) = init + \sum_{j = 0}^{x - 1} 
802    |                \sum_{k = 0}^{n - 1} (b_k * \binom{j}{k}) 
803    |
804    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
805    |                (b_k * \sum_{j = 0}^{x - 1} \binom{j}{k}) 
806    |
807    | f (x) = init + \sum_{k = 0}^{n - 1} 
808    |                (b_k * \binom{x}{k + 1}) 
809    |
810    | f (x) = init + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
811    |              + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
812    |
813    | f (x) = init * \binom{x}{0} + b_0 * \binom{x}{1} + ... 
814    |                             + b_{n-1} * \binom{x}{n} 
815    |
816    
817    And finally from the definition of the chrecs syntax, we identify:
818    | f (x)  ->  {init, +, b_0, +, ..., +, b_{n-1}}_x 
819    
820    This shows the mechanism that stands behind the add_to_evolution
821    function.  An important point is that the use of symbolic
822    parameters avoids the need of an analysis schedule.
823    
824    Example:
825    
826    | inita = ...
827    | initb = ...
828    | loop_1 
829    |   a = phi (inita, a + 2 + b)
830    |   b = phi (initb, b + 1)
831    | endloop
832    
833    When analyzing "a", the algorithm keeps "b" symbolically:
834    
835    | a  ->  {inita, +, 2 + b}_1
836    
837    Then, after instantiation, the analyzer ends on the evolution:
838    
839    | a  ->  {inita, +, 2 + initb, +, 1}_1
840
841 */
842
843 static tree 
844 add_to_evolution (unsigned loop_nb, 
845                   tree chrec_before,
846                   enum tree_code code,
847                   tree to_add)
848 {
849   tree type = chrec_type (to_add);
850   tree res = NULL_TREE;
851   
852   if (to_add == NULL_TREE)
853     return chrec_before;
854   
855   /* TO_ADD is either a scalar, or a parameter.  TO_ADD is not
856      instantiated at this point.  */
857   if (TREE_CODE (to_add) == POLYNOMIAL_CHREC)
858     /* This should not happen.  */
859     return chrec_dont_know;
860   
861   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
862     {
863       fprintf (dump_file, "(add_to_evolution \n");
864       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop_nb);
865       fprintf (dump_file, "  (chrec_before = ");
866       print_generic_expr (dump_file, chrec_before, 0);
867       fprintf (dump_file, ")\n  (to_add = ");
868       print_generic_expr (dump_file, to_add, 0);
869       fprintf (dump_file, ")\n");
870     }
871
872   if (code == MINUS_EXPR)
873     to_add = chrec_fold_multiply (type, to_add, SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
874                                   ? build_real (type, dconstm1)
875                                   : build_int_cst_type (type, -1));
876
877   res = add_to_evolution_1 (loop_nb, chrec_before, to_add);
878
879   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
880     {
881       fprintf (dump_file, "  (res = ");
882       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
883       fprintf (dump_file, "))\n");
884     }
885
886   return res;
887 }
888
889 /* Helper function.  */
890
891 static inline tree
892 set_nb_iterations_in_loop (struct loop *loop, 
893                            tree res)
894 {
895   res = chrec_fold_plus (chrec_type (res), res,
896                          build_int_cst_type (chrec_type (res), 1));
897
898   /* FIXME HWI: However we want to store one iteration less than the
899      count of the loop in order to be compatible with the other
900      nb_iter computations in loop-iv.  This also allows the
901      representation of nb_iters that are equal to MAX_INT.  */
902   if (TREE_CODE (res) == INTEGER_CST
903       && (TREE_INT_CST_LOW (res) == 0
904           || TREE_OVERFLOW (res)))
905     res = chrec_dont_know;
906   
907   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
908     {
909       fprintf (dump_file, "  (set_nb_iterations_in_loop = ");
910       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
911       fprintf (dump_file, "))\n");
912     }
913   
914   loop->nb_iterations = res;
915   return res;
916 }
917
918 \f
919
920 /* This section selects the loops that will be good candidates for the
921    scalar evolution analysis.  For the moment, greedily select all the
922    loop nests we could analyze.  */
923
924 /* Return true when it is possible to analyze the condition expression
925    EXPR.  */
926
927 static bool
928 analyzable_condition (tree expr)
929 {
930   tree condition;
931   
932   if (TREE_CODE (expr) != COND_EXPR)
933     return false;
934   
935   condition = TREE_OPERAND (expr, 0);
936   
937   switch (TREE_CODE (condition))
938     {
939     case SSA_NAME:
940       return true;
941       
942     case LT_EXPR:
943     case LE_EXPR:
944     case GT_EXPR:
945     case GE_EXPR:
946     case EQ_EXPR:
947     case NE_EXPR:
948       return true;
949       
950     default:
951       return false;
952     }
953   
954   return false;
955 }
956
957 /* For a loop with a single exit edge, return the COND_EXPR that
958    guards the exit edge.  If the expression is too difficult to
959    analyze, then give up.  */
960
961 tree 
962 get_loop_exit_condition (struct loop *loop)
963 {
964   tree res = NULL_TREE;
965   edge exit_edge = loop->single_exit;
966
967   
968   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
969     fprintf (dump_file, "(get_loop_exit_condition \n  ");
970   
971   if (exit_edge)
972     {
973       tree expr;
974       
975       expr = last_stmt (exit_edge->src);
976       if (analyzable_condition (expr))
977         res = expr;
978     }
979   
980   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
981     {
982       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
983       fprintf (dump_file, ")\n");
984     }
985   
986   return res;
987 }
988
989 /* Recursively determine and enqueue the exit conditions for a loop.  */
990
991 static void 
992 get_exit_conditions_rec (struct loop *loop, 
993                          VEC(tree,heap) **exit_conditions)
994 {
995   if (!loop)
996     return;
997   
998   /* Recurse on the inner loops, then on the next (sibling) loops.  */
999   get_exit_conditions_rec (loop->inner, exit_conditions);
1000   get_exit_conditions_rec (loop->next, exit_conditions);
1001   
1002   if (loop->single_exit)
1003     {
1004       tree loop_condition = get_loop_exit_condition (loop);
1005       
1006       if (loop_condition)
1007         VEC_safe_push (tree, heap, *exit_conditions, loop_condition);
1008     }
1009 }
1010
1011 /* Select the candidate loop nests for the analysis.  This function
1012    initializes the EXIT_CONDITIONS array.  */
1013
1014 static void
1015 select_loops_exit_conditions (struct loops *loops, 
1016                               VEC(tree,heap) **exit_conditions)
1017 {
1018   struct loop *function_body = loops->parray[0];
1019   
1020   get_exit_conditions_rec (function_body->inner, exit_conditions);
1021 }
1022
1023 \f
1024 /* Depth first search algorithm.  */
1025
1026 typedef enum t_bool {
1027   t_false,
1028   t_true,
1029   t_dont_know
1030 } t_bool;
1031
1032
1033 static t_bool follow_ssa_edge (struct loop *loop, tree, tree, tree *, int);
1034
1035 /* Follow the ssa edge into the right hand side RHS of an assignment.
1036    Return true if the strongly connected component has been found.  */
1037
1038 static t_bool
1039 follow_ssa_edge_in_rhs (struct loop *loop, tree at_stmt, tree rhs, 
1040                         tree halting_phi, tree *evolution_of_loop, int limit)
1041 {
1042   t_bool res = t_false;
1043   tree rhs0, rhs1;
1044   tree type_rhs = TREE_TYPE (rhs);
1045   
1046   /* The RHS is one of the following cases:
1047      - an SSA_NAME, 
1048      - an INTEGER_CST,
1049      - a PLUS_EXPR, 
1050      - a MINUS_EXPR,
1051      - an ASSERT_EXPR,
1052      - other cases are not yet handled.  */
1053   switch (TREE_CODE (rhs))
1054     {
1055     case NOP_EXPR:
1056       /* This assignment is under the form "a_1 = (cast) rhs.  */
1057       res = follow_ssa_edge_in_rhs (loop, at_stmt, TREE_OPERAND (rhs, 0),
1058                                     halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1059       *evolution_of_loop = chrec_convert (TREE_TYPE (rhs),
1060                                           *evolution_of_loop, at_stmt);
1061       break;
1062
1063     case INTEGER_CST:
1064       /* This assignment is under the form "a_1 = 7".  */
1065       res = t_false;
1066       break;
1067       
1068     case SSA_NAME:
1069       /* This assignment is under the form: "a_1 = b_2".  */
1070       res = follow_ssa_edge 
1071         (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs), halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1072       break;
1073       
1074     case PLUS_EXPR:
1075       /* This case is under the form "rhs0 + rhs1".  */
1076       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1077       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1078       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1079       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1080
1081       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1082         {
1083           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1084             {
1085               /* Match an assignment under the form: 
1086                  "a = b + c".  */
1087               res = follow_ssa_edge 
1088                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1089                  evolution_of_loop, limit);
1090               
1091               if (res == t_true)
1092                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1093                   (loop->num, 
1094                    chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop, at_stmt), 
1095                    PLUS_EXPR, rhs1);
1096               
1097               else if (res == t_false)
1098                 {
1099                   res = follow_ssa_edge 
1100                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1101                      evolution_of_loop, limit);
1102                   
1103                   if (res == t_true)
1104                     *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1105                       (loop->num, 
1106                        chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop, at_stmt), 
1107                        PLUS_EXPR, rhs0);
1108
1109                   else if (res == t_dont_know)
1110                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1111                 }
1112
1113               else if (res == t_dont_know)
1114                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1115             }
1116           
1117           else
1118             {
1119               /* Match an assignment under the form: 
1120                  "a = b + ...".  */
1121               res = follow_ssa_edge 
1122                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1123                  evolution_of_loop, limit);
1124               if (res == t_true)
1125                 *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1126                   (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop,
1127                                              at_stmt),
1128                    PLUS_EXPR, rhs1);
1129
1130               else if (res == t_dont_know)
1131                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1132             }
1133         }
1134       
1135       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1136         {
1137           /* Match an assignment under the form: 
1138              "a = ... + c".  */
1139           res = follow_ssa_edge 
1140             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1141              evolution_of_loop, limit);
1142           if (res == t_true)
1143             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1144               (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop,
1145                                          at_stmt),
1146                PLUS_EXPR, rhs0);
1147
1148           else if (res == t_dont_know)
1149             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1150         }
1151
1152       else
1153         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1154            "a = ... + ...".  */
1155         /* And there is nothing to do.  */
1156         res = t_false;
1157       
1158       break;
1159       
1160     case MINUS_EXPR:
1161       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 - rhs1".  */
1162       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1163       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1164       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1165       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1166
1167       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1168         {
1169           /* Match an assignment under the form: 
1170              "a = b - ...".  */
1171           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1172                                  evolution_of_loop, limit);
1173           if (res == t_true)
1174             *evolution_of_loop = add_to_evolution 
1175               (loop->num, chrec_convert (type_rhs, *evolution_of_loop, at_stmt),
1176                MINUS_EXPR, rhs1);
1177
1178           else if (res == t_dont_know)
1179             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1180         }
1181       else
1182         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1183            "a = ... - ...".  */
1184         /* And there is nothing to do.  */
1185         res = t_false;
1186       
1187       break;
1188     
1189     case MULT_EXPR:
1190       /* This case is under the form "opnd0 = rhs0 * rhs1".  */
1191       rhs0 = TREE_OPERAND (rhs, 0);
1192       rhs1 = TREE_OPERAND (rhs, 1);
1193       STRIP_TYPE_NOPS (rhs0);
1194       STRIP_TYPE_NOPS (rhs1);
1195
1196       if (TREE_CODE (rhs0) == SSA_NAME)
1197         {
1198           if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1199             {
1200               /* Match an assignment under the form: 
1201                  "a = b * c".  */
1202               res = follow_ssa_edge 
1203                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1204                  evolution_of_loop, limit);
1205               
1206               if (res == t_true || res == t_dont_know)
1207                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1208               
1209               else if (res == t_false)
1210                 {
1211                   res = follow_ssa_edge 
1212                     (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1213                      evolution_of_loop, limit);
1214                   
1215                   if (res == t_true || res == t_dont_know)
1216                     *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1217                 }
1218             }
1219           
1220           else
1221             {
1222               /* Match an assignment under the form: 
1223                  "a = b * ...".  */
1224               res = follow_ssa_edge 
1225                 (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs0), halting_phi, 
1226                  evolution_of_loop, limit);
1227               if (res == t_true || res == t_dont_know)
1228                 *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1229             }
1230         }
1231       
1232       else if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
1233         {
1234           /* Match an assignment under the form: 
1235              "a = ... * c".  */
1236           res = follow_ssa_edge 
1237             (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), halting_phi, 
1238              evolution_of_loop, limit);
1239           if (res == t_true || res == t_dont_know)
1240             *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1241         }
1242       
1243       else
1244         /* Otherwise, match an assignment under the form: 
1245            "a = ... * ...".  */
1246         /* And there is nothing to do.  */
1247         res = t_false;
1248       
1249       break;
1250
1251     case ASSERT_EXPR:
1252       {
1253         /* This assignment is of the form: "a_1 = ASSERT_EXPR <a_2, ...>"
1254            It must be handled as a copy assignment of the form a_1 = a_2.  */
1255         tree op0 = ASSERT_EXPR_VAR (rhs);
1256         if (TREE_CODE (op0) == SSA_NAME)
1257           res = follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (op0),
1258                                  halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1259         else
1260           res = t_false;
1261         break;
1262       }
1263
1264
1265     default:
1266       res = t_false;
1267       break;
1268     }
1269   
1270   return res;
1271 }
1272
1273 /* Checks whether the I-th argument of a PHI comes from a backedge.  */
1274
1275 static bool
1276 backedge_phi_arg_p (tree phi, int i)
1277 {
1278   edge e = PHI_ARG_EDGE (phi, i);
1279
1280   /* We would in fact like to test EDGE_DFS_BACK here, but we do not care
1281      about updating it anywhere, and this should work as well most of the
1282      time.  */
1283   if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1284     return true;
1285
1286   return false;
1287 }
1288
1289 /* Helper function for one branch of the condition-phi-node.  Return
1290    true if the strongly connected component has been found following
1291    this path.  */
1292
1293 static inline t_bool
1294 follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (int i,
1295                                          struct loop *loop, 
1296                                          tree condition_phi, 
1297                                          tree halting_phi,
1298                                          tree *evolution_of_branch,
1299                                          tree init_cond, int limit)
1300 {
1301   tree branch = PHI_ARG_DEF (condition_phi, i);
1302   *evolution_of_branch = chrec_dont_know;
1303
1304   /* Do not follow back edges (they must belong to an irreducible loop, which
1305      we really do not want to worry about).  */
1306   if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1307     return t_false;
1308
1309   if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1310     {
1311       *evolution_of_branch = init_cond;
1312       return follow_ssa_edge (loop, SSA_NAME_DEF_STMT (branch), halting_phi, 
1313                               evolution_of_branch, limit);
1314     }
1315
1316   /* This case occurs when one of the condition branches sets 
1317      the variable to a constant: i.e. a phi-node like
1318      "a_2 = PHI <a_7(5), 2(6)>;".  
1319          
1320      FIXME:  This case have to be refined correctly: 
1321      in some cases it is possible to say something better than
1322      chrec_dont_know, for example using a wrap-around notation.  */
1323   return t_false;
1324 }
1325
1326 /* This function merges the branches of a condition-phi-node in a
1327    loop.  */
1328
1329 static t_bool
1330 follow_ssa_edge_in_condition_phi (struct loop *loop,
1331                                   tree condition_phi, 
1332                                   tree halting_phi, 
1333                                   tree *evolution_of_loop, int limit)
1334 {
1335   int i;
1336   tree init = *evolution_of_loop;
1337   tree evolution_of_branch;
1338   t_bool res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (0, loop, condition_phi,
1339                                                         halting_phi,
1340                                                         &evolution_of_branch,
1341                                                         init, limit);
1342   if (res == t_false || res == t_dont_know)
1343     return res;
1344
1345   *evolution_of_loop = evolution_of_branch;
1346
1347   for (i = 1; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1348     {
1349       /* Quickly give up when the evolution of one of the branches is
1350          not known.  */
1351       if (*evolution_of_loop == chrec_dont_know)
1352         return t_true;
1353
1354       res = follow_ssa_edge_in_condition_phi_branch (i, loop, condition_phi,
1355                                                      halting_phi,
1356                                                      &evolution_of_branch,
1357                                                      init, limit);
1358       if (res == t_false || res == t_dont_know)
1359         return res;
1360
1361       *evolution_of_loop = chrec_merge (*evolution_of_loop,
1362                                         evolution_of_branch);
1363     }
1364   
1365   return t_true;
1366 }
1367
1368 /* Follow an SSA edge in an inner loop.  It computes the overall
1369    effect of the loop, and following the symbolic initial conditions,
1370    it follows the edges in the parent loop.  The inner loop is
1371    considered as a single statement.  */
1372
1373 static t_bool
1374 follow_ssa_edge_inner_loop_phi (struct loop *outer_loop,
1375                                 tree loop_phi_node, 
1376                                 tree halting_phi,
1377                                 tree *evolution_of_loop, int limit)
1378 {
1379   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1380   tree ev = analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1381
1382   /* Sometimes, the inner loop is too difficult to analyze, and the
1383      result of the analysis is a symbolic parameter.  */
1384   if (ev == PHI_RESULT (loop_phi_node))
1385     {
1386       t_bool res = t_false;
1387       int i;
1388
1389       for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1390         {
1391           tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1392           basic_block bb;
1393
1394           /* Follow the edges that exit the inner loop.  */
1395           bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1396           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1397             res = follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, loop_phi_node,
1398                                           arg, halting_phi,
1399                                           evolution_of_loop, limit);
1400           if (res == t_true)
1401             break;
1402         }
1403
1404       /* If the path crosses this loop-phi, give up.  */
1405       if (res == t_true)
1406         *evolution_of_loop = chrec_dont_know;
1407
1408       return res;
1409     }
1410
1411   /* Otherwise, compute the overall effect of the inner loop.  */
1412   ev = compute_overall_effect_of_inner_loop (loop, ev);
1413   return follow_ssa_edge_in_rhs (outer_loop, loop_phi_node, ev, halting_phi,
1414                                  evolution_of_loop, limit);
1415 }
1416
1417 /* Follow an SSA edge from a loop-phi-node to itself, constructing a
1418    path that is analyzed on the return walk.  */
1419
1420 static t_bool
1421 follow_ssa_edge (struct loop *loop, tree def, tree halting_phi,
1422                  tree *evolution_of_loop, int limit)
1423 {
1424   struct loop *def_loop;
1425   
1426   if (TREE_CODE (def) == NOP_EXPR)
1427     return t_false;
1428   
1429   /* Give up if the path is longer than the MAX that we allow.  */
1430   if (limit++ > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
1431     return t_dont_know;
1432   
1433   def_loop = loop_containing_stmt (def);
1434   
1435   switch (TREE_CODE (def))
1436     {
1437     case PHI_NODE:
1438       if (!loop_phi_node_p (def))
1439         /* DEF is a condition-phi-node.  Follow the branches, and
1440            record their evolutions.  Finally, merge the collected
1441            information and set the approximation to the main
1442            variable.  */
1443         return follow_ssa_edge_in_condition_phi 
1444           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1445
1446       /* When the analyzed phi is the halting_phi, the
1447          depth-first search is over: we have found a path from
1448          the halting_phi to itself in the loop.  */
1449       if (def == halting_phi)
1450         return t_true;
1451           
1452       /* Otherwise, the evolution of the HALTING_PHI depends
1453          on the evolution of another loop-phi-node, i.e. the
1454          evolution function is a higher degree polynomial.  */
1455       if (def_loop == loop)
1456         return t_false;
1457           
1458       /* Inner loop.  */
1459       if (flow_loop_nested_p (loop, def_loop))
1460         return follow_ssa_edge_inner_loop_phi 
1461           (loop, def, halting_phi, evolution_of_loop, limit);
1462
1463       /* Outer loop.  */
1464       return t_false;
1465
1466     case MODIFY_EXPR:
1467       return follow_ssa_edge_in_rhs (loop, def,
1468                                      TREE_OPERAND (def, 1), 
1469                                      halting_phi, 
1470                                      evolution_of_loop, limit);
1471       
1472     default:
1473       /* At this level of abstraction, the program is just a set
1474          of MODIFY_EXPRs and PHI_NODEs.  In principle there is no
1475          other node to be handled.  */
1476       return t_false;
1477     }
1478 }
1479
1480 \f
1481
1482 /* Given a LOOP_PHI_NODE, this function determines the evolution
1483    function from LOOP_PHI_NODE to LOOP_PHI_NODE in the loop.  */
1484
1485 static tree
1486 analyze_evolution_in_loop (tree loop_phi_node, 
1487                            tree init_cond)
1488 {
1489   int i;
1490   tree evolution_function = chrec_not_analyzed_yet;
1491   struct loop *loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1492   basic_block bb;
1493   
1494   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1495     {
1496       fprintf (dump_file, "(analyze_evolution_in_loop \n");
1497       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = ");
1498       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1499       fprintf (dump_file, ")\n");
1500     }
1501   
1502   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1503     {
1504       tree arg = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1505       tree ssa_chain, ev_fn;
1506       bool res;
1507
1508       /* Select the edges that enter the loop body.  */
1509       bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1510       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1511         continue;
1512       
1513       if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1514         {
1515           ssa_chain = SSA_NAME_DEF_STMT (arg);
1516
1517           /* Pass in the initial condition to the follow edge function.  */
1518           ev_fn = init_cond;
1519           res = follow_ssa_edge (loop, ssa_chain, loop_phi_node, &ev_fn, 0);
1520         }
1521       else
1522         res = false;
1523               
1524       /* When it is impossible to go back on the same
1525          loop_phi_node by following the ssa edges, the
1526          evolution is represented by a peeled chrec, i.e. the
1527          first iteration, EV_FN has the value INIT_COND, then
1528          all the other iterations it has the value of ARG.  
1529          For the moment, PEELED_CHREC nodes are not built.  */
1530       if (!res)
1531         ev_fn = chrec_dont_know;
1532       
1533       /* When there are multiple back edges of the loop (which in fact never
1534          happens currently, but nevertheless), merge their evolutions.  */
1535       evolution_function = chrec_merge (evolution_function, ev_fn);
1536     }
1537   
1538   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1539     {
1540       fprintf (dump_file, "  (evolution_function = ");
1541       print_generic_expr (dump_file, evolution_function, 0);
1542       fprintf (dump_file, "))\n");
1543     }
1544   
1545   return evolution_function;
1546 }
1547
1548 /* Given a loop-phi-node, return the initial conditions of the
1549    variable on entry of the loop.  When the CCP has propagated
1550    constants into the loop-phi-node, the initial condition is
1551    instantiated, otherwise the initial condition is kept symbolic.
1552    This analyzer does not analyze the evolution outside the current
1553    loop, and leaves this task to the on-demand tree reconstructor.  */
1554
1555 static tree 
1556 analyze_initial_condition (tree loop_phi_node)
1557 {
1558   int i;
1559   tree init_cond = chrec_not_analyzed_yet;
1560   struct loop *loop = bb_for_stmt (loop_phi_node)->loop_father;
1561   
1562   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1563     {
1564       fprintf (dump_file, "(analyze_initial_condition \n");
1565       fprintf (dump_file, "  (loop_phi_node = \n");
1566       print_generic_expr (dump_file, loop_phi_node, 0);
1567       fprintf (dump_file, ")\n");
1568     }
1569   
1570   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (loop_phi_node); i++)
1571     {
1572       tree branch = PHI_ARG_DEF (loop_phi_node, i);
1573       basic_block bb = PHI_ARG_EDGE (loop_phi_node, i)->src;
1574       
1575       /* When the branch is oriented to the loop's body, it does
1576          not contribute to the initial condition.  */
1577       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1578         continue;
1579
1580       if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1581         {
1582           init_cond = branch;
1583           continue;
1584         }
1585
1586       if (TREE_CODE (branch) == SSA_NAME)
1587         {
1588           init_cond = chrec_dont_know;
1589           break;
1590         }
1591
1592       init_cond = chrec_merge (init_cond, branch);
1593     }
1594
1595   /* Ooops -- a loop without an entry???  */
1596   if (init_cond == chrec_not_analyzed_yet)
1597     init_cond = chrec_dont_know;
1598
1599   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1600     {
1601       fprintf (dump_file, "  (init_cond = ");
1602       print_generic_expr (dump_file, init_cond, 0);
1603       fprintf (dump_file, "))\n");
1604     }
1605   
1606   return init_cond;
1607 }
1608
1609 /* Analyze the scalar evolution for LOOP_PHI_NODE.  */
1610
1611 static tree 
1612 interpret_loop_phi (struct loop *loop, tree loop_phi_node)
1613 {
1614   tree res;
1615   struct loop *phi_loop = loop_containing_stmt (loop_phi_node);
1616   tree init_cond;
1617   
1618   if (phi_loop != loop)
1619     {
1620       struct loop *subloop;
1621       tree evolution_fn = analyze_scalar_evolution
1622         (phi_loop, PHI_RESULT (loop_phi_node));
1623
1624       /* Dive one level deeper.  */
1625       subloop = superloop_at_depth (phi_loop, loop->depth + 1);
1626
1627       /* Interpret the subloop.  */
1628       res = compute_overall_effect_of_inner_loop (subloop, evolution_fn);
1629       return res;
1630     }
1631
1632   /* Otherwise really interpret the loop phi.  */
1633   init_cond = analyze_initial_condition (loop_phi_node);
1634   res = analyze_evolution_in_loop (loop_phi_node, init_cond);
1635
1636   return res;
1637 }
1638
1639 /* This function merges the branches of a condition-phi-node,
1640    contained in the outermost loop, and whose arguments are already
1641    analyzed.  */
1642
1643 static tree
1644 interpret_condition_phi (struct loop *loop, tree condition_phi)
1645 {
1646   int i;
1647   tree res = chrec_not_analyzed_yet;
1648   
1649   for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (condition_phi); i++)
1650     {
1651       tree branch_chrec;
1652       
1653       if (backedge_phi_arg_p (condition_phi, i))
1654         {
1655           res = chrec_dont_know;
1656           break;
1657         }
1658
1659       branch_chrec = analyze_scalar_evolution
1660         (loop, PHI_ARG_DEF (condition_phi, i));
1661       
1662       res = chrec_merge (res, branch_chrec);
1663     }
1664
1665   return res;
1666 }
1667
1668 /* Interpret the right hand side of a modify_expr OPND1.  If we didn't
1669    analyze this node before, follow the definitions until ending
1670    either on an analyzed modify_expr, or on a loop-phi-node.  On the
1671    return path, this function propagates evolutions (ala constant copy
1672    propagation).  OPND1 is not a GIMPLE expression because we could
1673    analyze the effect of an inner loop: see interpret_loop_phi.  */
1674
1675 static tree
1676 interpret_rhs_modify_expr (struct loop *loop, tree at_stmt,
1677                            tree opnd1, tree type)
1678 {
1679   tree res, opnd10, opnd11, chrec10, chrec11;
1680
1681   if (is_gimple_min_invariant (opnd1))
1682     return chrec_convert (type, opnd1, at_stmt);
1683
1684   switch (TREE_CODE (opnd1))
1685     {
1686     case PLUS_EXPR:
1687       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1688       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1689       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1690       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1691       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1692       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1693       res = chrec_fold_plus (type, chrec10, chrec11);
1694       break;
1695       
1696     case MINUS_EXPR:
1697       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1698       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1699       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1700       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1701       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1702       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1703       res = chrec_fold_minus (type, chrec10, chrec11);
1704       break;
1705
1706     case NEGATE_EXPR:
1707       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1708       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1709       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1710       res = chrec_fold_multiply (type, chrec10, SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type)
1711                                   ? build_real (type, dconstm1)
1712                                   : build_int_cst_type (type, -1));
1713       break;
1714
1715     case MULT_EXPR:
1716       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1717       opnd11 = TREE_OPERAND (opnd1, 1);
1718       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1719       chrec11 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd11);
1720       chrec10 = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1721       chrec11 = chrec_convert (type, chrec11, at_stmt);
1722       res = chrec_fold_multiply (type, chrec10, chrec11);
1723       break;
1724       
1725     case SSA_NAME:
1726       res = chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, opnd1),
1727                            at_stmt);
1728       break;
1729
1730     case ASSERT_EXPR:
1731       opnd10 = ASSERT_EXPR_VAR (opnd1);
1732       res = chrec_convert (type, analyze_scalar_evolution (loop, opnd10),
1733                            at_stmt);
1734       break;
1735       
1736     case NOP_EXPR:
1737     case CONVERT_EXPR:
1738       opnd10 = TREE_OPERAND (opnd1, 0);
1739       chrec10 = analyze_scalar_evolution (loop, opnd10);
1740       res = chrec_convert (type, chrec10, at_stmt);
1741       break;
1742       
1743     default:
1744       res = chrec_dont_know;
1745       break;
1746     }
1747   
1748   return res;
1749 }
1750
1751 \f
1752
1753 /* This section contains all the entry points: 
1754    - number_of_iterations_in_loop,
1755    - analyze_scalar_evolution,
1756    - instantiate_parameters.
1757 */
1758
1759 /* Compute and return the evolution function in WRTO_LOOP, the nearest
1760    common ancestor of DEF_LOOP and USE_LOOP.  */
1761
1762 static tree 
1763 compute_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, 
1764                                   struct loop *def_loop, 
1765                                   tree ev)
1766 {
1767   tree res;
1768   if (def_loop == wrto_loop)
1769     return ev;
1770
1771   def_loop = superloop_at_depth (def_loop, wrto_loop->depth + 1);
1772   res = compute_overall_effect_of_inner_loop (def_loop, ev);
1773
1774   return analyze_scalar_evolution_1 (wrto_loop, res, chrec_not_analyzed_yet);
1775 }
1776
1777 /* Helper recursive function.  */
1778
1779 static tree
1780 analyze_scalar_evolution_1 (struct loop *loop, tree var, tree res)
1781 {
1782   tree def, type = TREE_TYPE (var);
1783   basic_block bb;
1784   struct loop *def_loop;
1785
1786   if (loop == NULL)
1787     return chrec_dont_know;
1788
1789   if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1790     return interpret_rhs_modify_expr (loop, NULL_TREE, var, type);
1791
1792   def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1793   bb = bb_for_stmt (def);
1794   def_loop = bb ? bb->loop_father : NULL;
1795
1796   if (bb == NULL
1797       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1798     {
1799       /* Keep the symbolic form.  */
1800       res = var;
1801       goto set_and_end;
1802     }
1803
1804   if (res != chrec_not_analyzed_yet)
1805     {
1806       if (loop != bb->loop_father)
1807         res = compute_scalar_evolution_in_loop 
1808             (find_common_loop (loop, bb->loop_father), bb->loop_father, res);
1809
1810       goto set_and_end;
1811     }
1812
1813   if (loop != def_loop)
1814     {
1815       res = analyze_scalar_evolution_1 (def_loop, var, chrec_not_analyzed_yet);
1816       res = compute_scalar_evolution_in_loop (loop, def_loop, res);
1817
1818       goto set_and_end;
1819     }
1820
1821   switch (TREE_CODE (def))
1822     {
1823     case MODIFY_EXPR:
1824       res = interpret_rhs_modify_expr (loop, def, TREE_OPERAND (def, 1), type);
1825       break;
1826
1827     case PHI_NODE:
1828       if (loop_phi_node_p (def))
1829         res = interpret_loop_phi (loop, def);
1830       else
1831         res = interpret_condition_phi (loop, def);
1832       break;
1833
1834     default:
1835       res = chrec_dont_know;
1836       break;
1837     }
1838
1839  set_and_end:
1840
1841   /* Keep the symbolic form.  */
1842   if (res == chrec_dont_know)
1843     res = var;
1844
1845   if (loop == def_loop)
1846     set_scalar_evolution (var, res);
1847
1848   return res;
1849 }
1850
1851 /* Entry point for the scalar evolution analyzer.
1852    Analyzes and returns the scalar evolution of the ssa_name VAR.
1853    LOOP_NB is the identifier number of the loop in which the variable
1854    is used.
1855    
1856    Example of use: having a pointer VAR to a SSA_NAME node, STMT a
1857    pointer to the statement that uses this variable, in order to
1858    determine the evolution function of the variable, use the following
1859    calls:
1860    
1861    unsigned loop_nb = loop_containing_stmt (stmt)->num;
1862    tree chrec_with_symbols = analyze_scalar_evolution (loop_nb, var);
1863    tree chrec_instantiated = instantiate_parameters 
1864    (loop_nb, chrec_with_symbols);
1865 */
1866
1867 tree 
1868 analyze_scalar_evolution (struct loop *loop, tree var)
1869 {
1870   tree res;
1871
1872   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1873     {
1874       fprintf (dump_file, "(analyze_scalar_evolution \n");
1875       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
1876       fprintf (dump_file, "  (scalar = ");
1877       print_generic_expr (dump_file, var, 0);
1878       fprintf (dump_file, ")\n");
1879     }
1880
1881   res = analyze_scalar_evolution_1 (loop, var, get_scalar_evolution (var));
1882
1883   if (TREE_CODE (var) == SSA_NAME && res == chrec_dont_know)
1884     res = var;
1885
1886   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1887     fprintf (dump_file, ")\n");
1888
1889   return res;
1890 }
1891
1892 /* Analyze scalar evolution of use of VERSION in USE_LOOP with respect to
1893    WRTO_LOOP (which should be a superloop of both USE_LOOP and definition
1894    of VERSION).  */
1895
1896 static tree
1897 analyze_scalar_evolution_in_loop (struct loop *wrto_loop, struct loop *use_loop,
1898                                   tree version)
1899 {
1900   bool val = false;
1901   tree ev = version;
1902
1903   while (1)
1904     {
1905       ev = analyze_scalar_evolution (use_loop, ev);
1906       ev = resolve_mixers (use_loop, ev);
1907
1908       if (use_loop == wrto_loop)
1909         return ev;
1910
1911       /* If the value of the use changes in the inner loop, we cannot express
1912          its value in the outer loop (we might try to return interval chrec,
1913          but we do not have a user for it anyway)  */
1914       if (!no_evolution_in_loop_p (ev, use_loop->num, &val)
1915           || !val)
1916         return chrec_dont_know;
1917
1918       use_loop = use_loop->outer;
1919     }
1920 }
1921
1922 /* Returns instantiated value for VERSION in CACHE.  */
1923
1924 static tree
1925 get_instantiated_value (htab_t cache, tree version)
1926 {
1927   struct scev_info_str *info, pattern;
1928   
1929   pattern.var = version;
1930   info = htab_find (cache, &pattern);
1931
1932   if (info)
1933     return info->chrec;
1934   else
1935     return NULL_TREE;
1936 }
1937
1938 /* Sets instantiated value for VERSION to VAL in CACHE.  */
1939
1940 static void
1941 set_instantiated_value (htab_t cache, tree version, tree val)
1942 {
1943   struct scev_info_str *info, pattern;
1944   PTR *slot;
1945   
1946   pattern.var = version;
1947   slot = htab_find_slot (cache, &pattern, INSERT);
1948
1949   if (*slot)
1950     info = *slot;
1951   else
1952     info = *slot = new_scev_info_str (version);
1953   info->chrec = val;
1954 }
1955
1956 /* Return the closed_loop_phi node for VAR.  If there is none, return
1957    NULL_TREE.  */
1958
1959 static tree
1960 loop_closed_phi_def (tree var)
1961 {
1962   struct loop *loop;
1963   edge exit;
1964   tree phi;
1965
1966   if (var == NULL_TREE
1967       || TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
1968     return NULL_TREE;
1969
1970   loop = loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1971   exit = loop->single_exit;
1972   if (!exit)
1973     return NULL_TREE;
1974
1975   for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1976     if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == var)
1977       return PHI_RESULT (phi);
1978
1979   return NULL_TREE;
1980 }
1981
1982 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a symbolic form,
1983    with respect to LOOP.  CHREC is the chrec to instantiate.  CACHE is the cache
1984    of already instantiated values.  FLAGS modify the way chrecs are
1985    instantiated.  SIZE_EXPR is used for computing the size of the expression to
1986    be instantiated, and to stop if it exceeds some limit.  */
1987
1988 /* Values for FLAGS.  */
1989 enum
1990 {
1991   INSERT_SUPERLOOP_CHRECS = 1,  /* Loop invariants are replaced with chrecs
1992                                    in outer loops.  */
1993   FOLD_CONVERSIONS = 2          /* The conversions that may wrap in
1994                                    signed/pointer type are folded, as long as the
1995                                    value of the chrec is preserved.  */
1996 };
1997   
1998 static tree
1999 instantiate_parameters_1 (struct loop *loop, tree chrec, int flags, htab_t cache,
2000                           int size_expr)
2001 {
2002   tree res, op0, op1, op2;
2003   basic_block def_bb;
2004   struct loop *def_loop;
2005
2006   /* Give up if the expression is larger than the MAX that we allow.  */
2007   if (size_expr++ > PARAM_VALUE (PARAM_SCEV_MAX_EXPR_SIZE))
2008     return chrec_dont_know;
2009
2010   if (automatically_generated_chrec_p (chrec)
2011       || is_gimple_min_invariant (chrec))
2012     return chrec;
2013
2014   switch (TREE_CODE (chrec))
2015     {
2016     case SSA_NAME:
2017       def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (chrec));
2018
2019       /* A parameter (or loop invariant and we do not want to include
2020          evolutions in outer loops), nothing to do.  */
2021       if (!def_bb
2022           || (!(flags & INSERT_SUPERLOOP_CHRECS)
2023               && !flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb)))
2024         return chrec;
2025
2026       /* We cache the value of instantiated variable to avoid exponential
2027          time complexity due to reevaluations.  We also store the convenient
2028          value in the cache in order to prevent infinite recursion -- we do
2029          not want to instantiate the SSA_NAME if it is in a mixer
2030          structure.  This is used for avoiding the instantiation of
2031          recursively defined functions, such as: 
2032
2033          | a_2 -> {0, +, 1, +, a_2}_1  */
2034
2035       res = get_instantiated_value (cache, chrec);
2036       if (res)
2037         return res;
2038
2039       /* Store the convenient value for chrec in the structure.  If it
2040          is defined outside of the loop, we may just leave it in symbolic
2041          form, otherwise we need to admit that we do not know its behavior
2042          inside the loop.  */
2043       res = !flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb) ? chrec : chrec_dont_know;
2044       set_instantiated_value (cache, chrec, res);
2045
2046       /* To make things even more complicated, instantiate_parameters_1
2047          calls analyze_scalar_evolution that may call # of iterations
2048          analysis that may in turn call instantiate_parameters_1 again.
2049          To prevent the infinite recursion, keep also the bitmap of
2050          ssa names that are being instantiated globally.  */
2051       if (bitmap_bit_p (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec)))
2052         return res;
2053
2054       def_loop = find_common_loop (loop, def_bb->loop_father);
2055
2056       /* If the analysis yields a parametric chrec, instantiate the
2057          result again.  */
2058       bitmap_set_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
2059       res = analyze_scalar_evolution (def_loop, chrec);
2060
2061       /* Don't instantiate loop-closed-ssa phi nodes.  */
2062       if (TREE_CODE (res) == SSA_NAME
2063           && (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res)) == NULL
2064               || (loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (res))->depth
2065                   > def_loop->depth)))
2066         {
2067           if (res == chrec)
2068             res = loop_closed_phi_def (chrec);
2069           else
2070             res = chrec;
2071
2072           if (res == NULL_TREE)
2073             res = chrec_dont_know;
2074         }
2075
2076       else if (res != chrec_dont_know)
2077         res = instantiate_parameters_1 (loop, res, flags, cache, size_expr);
2078
2079       bitmap_clear_bit (already_instantiated, SSA_NAME_VERSION (chrec));
2080
2081       /* Store the correct value to the cache.  */
2082       set_instantiated_value (cache, chrec, res);
2083       return res;
2084
2085     case POLYNOMIAL_CHREC:
2086       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, CHREC_LEFT (chrec),
2087                                       flags, cache, size_expr);
2088       if (op0 == chrec_dont_know)
2089         return chrec_dont_know;
2090
2091       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, CHREC_RIGHT (chrec),
2092                                       flags, cache, size_expr);
2093       if (op1 == chrec_dont_know)
2094         return chrec_dont_know;
2095
2096       if (CHREC_LEFT (chrec) != op0
2097           || CHREC_RIGHT (chrec) != op1)
2098         chrec = build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec), op0, op1);
2099       return chrec;
2100
2101     case PLUS_EXPR:
2102       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2103                                       flags, cache, size_expr);
2104       if (op0 == chrec_dont_know)
2105         return chrec_dont_know;
2106
2107       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2108                                       flags, cache, size_expr);
2109       if (op1 == chrec_dont_know)
2110         return chrec_dont_know;
2111
2112       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2113           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2114         chrec = chrec_fold_plus (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2115       return chrec;
2116
2117     case MINUS_EXPR:
2118       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2119                                       flags, cache, size_expr);
2120       if (op0 == chrec_dont_know)
2121         return chrec_dont_know;
2122
2123       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2124                                       flags, cache, size_expr);
2125       if (op1 == chrec_dont_know)
2126         return chrec_dont_know;
2127
2128       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2129           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2130         chrec = chrec_fold_minus (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2131       return chrec;
2132
2133     case MULT_EXPR:
2134       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2135                                       flags, cache, size_expr);
2136       if (op0 == chrec_dont_know)
2137         return chrec_dont_know;
2138
2139       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2140                                       flags, cache, size_expr);
2141       if (op1 == chrec_dont_know)
2142         return chrec_dont_know;
2143
2144       if (TREE_OPERAND (chrec, 0) != op0
2145           || TREE_OPERAND (chrec, 1) != op1)
2146         chrec = chrec_fold_multiply (TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2147       return chrec;
2148
2149     case NOP_EXPR:
2150     case CONVERT_EXPR:
2151     case NON_LVALUE_EXPR:
2152       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2153                                       flags, cache, size_expr);
2154       if (op0 == chrec_dont_know)
2155         return chrec_dont_know;
2156
2157       if (flags & FOLD_CONVERSIONS)
2158         {
2159           tree tmp = chrec_convert_aggressive (TREE_TYPE (chrec), op0);
2160           if (tmp)
2161             return tmp;
2162         }
2163
2164       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2165         return chrec;
2166
2167       return chrec_convert (TREE_TYPE (chrec), op0, NULL_TREE);
2168
2169     case SCEV_NOT_KNOWN:
2170       return chrec_dont_know;
2171
2172     case SCEV_KNOWN:
2173       return chrec_known;
2174                                      
2175     default:
2176       break;
2177     }
2178
2179   switch (TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (chrec)))
2180     {
2181     case 3:
2182       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2183                                       flags, cache, size_expr);
2184       if (op0 == chrec_dont_know)
2185         return chrec_dont_know;
2186
2187       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2188                                       flags, cache, size_expr);
2189       if (op1 == chrec_dont_know)
2190         return chrec_dont_know;
2191
2192       op2 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 2),
2193                                       flags, cache, size_expr);
2194       if (op2 == chrec_dont_know)
2195         return chrec_dont_know;
2196
2197       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2198           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1)
2199           && op2 == TREE_OPERAND (chrec, 2))
2200         return chrec;
2201
2202       return fold_build3 (TREE_CODE (chrec),
2203                           TREE_TYPE (chrec), op0, op1, op2);
2204
2205     case 2:
2206       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2207                                       flags, cache, size_expr);
2208       if (op0 == chrec_dont_know)
2209         return chrec_dont_know;
2210
2211       op1 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 1),
2212                                       flags, cache, size_expr);
2213       if (op1 == chrec_dont_know)
2214         return chrec_dont_know;
2215
2216       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0)
2217           && op1 == TREE_OPERAND (chrec, 1))
2218         return chrec;
2219       return fold_build2 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0, op1);
2220             
2221     case 1:
2222       op0 = instantiate_parameters_1 (loop, TREE_OPERAND (chrec, 0),
2223                                       flags, cache, size_expr);
2224       if (op0 == chrec_dont_know)
2225         return chrec_dont_know;
2226       if (op0 == TREE_OPERAND (chrec, 0))
2227         return chrec;
2228       return fold_build1 (TREE_CODE (chrec), TREE_TYPE (chrec), op0);
2229
2230     case 0:
2231       return chrec;
2232
2233     default:
2234       break;
2235     }
2236
2237   /* Too complicated to handle.  */
2238   return chrec_dont_know;
2239 }
2240
2241 /* Analyze all the parameters of the chrec that were left under a
2242    symbolic form.  LOOP is the loop in which symbolic names have to
2243    be analyzed and instantiated.  */
2244
2245 tree
2246 instantiate_parameters (struct loop *loop,
2247                         tree chrec)
2248 {
2249   tree res;
2250   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2251
2252   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2253     {
2254       fprintf (dump_file, "(instantiate_parameters \n");
2255       fprintf (dump_file, "  (loop_nb = %d)\n", loop->num);
2256       fprintf (dump_file, "  (chrec = ");
2257       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2258       fprintf (dump_file, ")\n");
2259     }
2260  
2261   res = instantiate_parameters_1 (loop, chrec, INSERT_SUPERLOOP_CHRECS, cache,
2262                                   0);
2263
2264   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2265     {
2266       fprintf (dump_file, "  (res = ");
2267       print_generic_expr (dump_file, res, 0);
2268       fprintf (dump_file, "))\n");
2269     }
2270
2271   htab_delete (cache);
2272   
2273   return res;
2274 }
2275
2276 /* Similar to instantiate_parameters, but does not introduce the
2277    evolutions in outer loops for LOOP invariants in CHREC, and does not
2278    care about causing overflows, as long as they do not affect value
2279    of an expression.  */
2280
2281 static tree
2282 resolve_mixers (struct loop *loop, tree chrec)
2283 {
2284   htab_t cache = htab_create (10, hash_scev_info, eq_scev_info, del_scev_info);
2285   tree ret = instantiate_parameters_1 (loop, chrec, FOLD_CONVERSIONS, cache, 0);
2286   htab_delete (cache);
2287   return ret;
2288 }
2289
2290 /* Entry point for the analysis of the number of iterations pass.  
2291    This function tries to safely approximate the number of iterations
2292    the loop will run.  When this property is not decidable at compile
2293    time, the result is chrec_dont_know.  Otherwise the result is
2294    a scalar or a symbolic parameter.
2295    
2296    Example of analysis: suppose that the loop has an exit condition:
2297    
2298    "if (b > 49) goto end_loop;"
2299    
2300    and that in a previous analysis we have determined that the
2301    variable 'b' has an evolution function:
2302    
2303    "EF = {23, +, 5}_2".  
2304    
2305    When we evaluate the function at the point 5, i.e. the value of the
2306    variable 'b' after 5 iterations in the loop, we have EF (5) = 48,
2307    and EF (6) = 53.  In this case the value of 'b' on exit is '53' and
2308    the loop body has been executed 6 times.  */
2309
2310 tree 
2311 number_of_iterations_in_loop (struct loop *loop)
2312 {
2313   tree res, type;
2314   edge exit;
2315   struct tree_niter_desc niter_desc;
2316
2317   /* Determine whether the number_of_iterations_in_loop has already
2318      been computed.  */
2319   res = loop->nb_iterations;
2320   if (res)
2321     return res;
2322   res = chrec_dont_know;
2323
2324   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2325     fprintf (dump_file, "(number_of_iterations_in_loop\n");
2326   
2327   exit = loop->single_exit;
2328   if (!exit)
2329     goto end;
2330
2331   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, &niter_desc, false))
2332     goto end;
2333
2334   type = TREE_TYPE (niter_desc.niter);
2335   if (integer_nonzerop (niter_desc.may_be_zero))
2336     res = build_int_cst (type, 0);
2337   else if (integer_zerop (niter_desc.may_be_zero))
2338     res = niter_desc.niter;
2339   else
2340     res = chrec_dont_know;
2341
2342 end:
2343   return set_nb_iterations_in_loop (loop, res);
2344 }
2345
2346 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2347    This function computes the number of iterations for all the loops
2348    from the EXIT_CONDITIONS array.  */
2349
2350 static void 
2351 number_of_iterations_for_all_loops (VEC(tree,heap) **exit_conditions)
2352 {
2353   unsigned int i;
2354   unsigned nb_chrec_dont_know_loops = 0;
2355   unsigned nb_static_loops = 0;
2356   tree cond;
2357   
2358   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *exit_conditions, i, cond); i++)
2359     {
2360       tree res = number_of_iterations_in_loop (loop_containing_stmt (cond));
2361       if (chrec_contains_undetermined (res))
2362         nb_chrec_dont_know_loops++;
2363       else
2364         nb_static_loops++;
2365     }
2366   
2367   if (dump_file)
2368     {
2369       fprintf (dump_file, "\n(\n");
2370       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2371       fprintf (dump_file, "%d\tnb_chrec_dont_know_loops\n", nb_chrec_dont_know_loops);
2372       fprintf (dump_file, "%d\tnb_static_loops\n", nb_static_loops);
2373       fprintf (dump_file, "%d\tnb_total_loops\n", current_loops->num);
2374       fprintf (dump_file, "-----------------------------------------\n");
2375       fprintf (dump_file, ")\n\n");
2376       
2377       print_loop_ir (dump_file);
2378     }
2379 }
2380
2381 \f
2382
2383 /* Counters for the stats.  */
2384
2385 struct chrec_stats 
2386 {
2387   unsigned nb_chrecs;
2388   unsigned nb_affine;
2389   unsigned nb_affine_multivar;
2390   unsigned nb_higher_poly;
2391   unsigned nb_chrec_dont_know;
2392   unsigned nb_undetermined;
2393 };
2394
2395 /* Reset the counters.  */
2396
2397 static inline void
2398 reset_chrecs_counters (struct chrec_stats *stats)
2399 {
2400   stats->nb_chrecs = 0;
2401   stats->nb_affine = 0;
2402   stats->nb_affine_multivar = 0;
2403   stats->nb_higher_poly = 0;
2404   stats->nb_chrec_dont_know = 0;
2405   stats->nb_undetermined = 0;
2406 }
2407
2408 /* Dump the contents of a CHREC_STATS structure.  */
2409
2410 static void
2411 dump_chrecs_stats (FILE *file, struct chrec_stats *stats)
2412 {
2413   fprintf (file, "\n(\n");
2414   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2415   fprintf (file, "%d\taffine univariate chrecs\n", stats->nb_affine);
2416   fprintf (file, "%d\taffine multivariate chrecs\n", stats->nb_affine_multivar);
2417   fprintf (file, "%d\tdegree greater than 2 polynomials\n", 
2418            stats->nb_higher_poly);
2419   fprintf (file, "%d\tchrec_dont_know chrecs\n", stats->nb_chrec_dont_know);
2420   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2421   fprintf (file, "%d\ttotal chrecs\n", stats->nb_chrecs);
2422   fprintf (file, "%d\twith undetermined coefficients\n", 
2423            stats->nb_undetermined);
2424   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2425   fprintf (file, "%d\tchrecs in the scev database\n", 
2426            (int) htab_elements (scalar_evolution_info));
2427   fprintf (file, "%d\tsets in the scev database\n", nb_set_scev);
2428   fprintf (file, "%d\tgets in the scev database\n", nb_get_scev);
2429   fprintf (file, "-----------------------------------------\n");
2430   fprintf (file, ")\n\n");
2431 }
2432
2433 /* Gather statistics about CHREC.  */
2434
2435 static void
2436 gather_chrec_stats (tree chrec, struct chrec_stats *stats)
2437 {
2438   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2439     {
2440       fprintf (dump_file, "(classify_chrec ");
2441       print_generic_expr (dump_file, chrec, 0);
2442       fprintf (dump_file, "\n");
2443     }
2444   
2445   stats->nb_chrecs++;
2446   
2447   if (chrec == NULL_TREE)
2448     {
2449       stats->nb_undetermined++;
2450       return;
2451     }
2452   
2453   switch (TREE_CODE (chrec))
2454     {
2455     case POLYNOMIAL_CHREC:
2456       if (evolution_function_is_affine_p (chrec))
2457         {
2458           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2459             fprintf (dump_file, "  affine_univariate\n");
2460           stats->nb_affine++;
2461         }
2462       else if (evolution_function_is_affine_multivariate_p (chrec))
2463         {
2464           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2465             fprintf (dump_file, "  affine_multivariate\n");
2466           stats->nb_affine_multivar++;
2467         }
2468       else
2469         {
2470           if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2471             fprintf (dump_file, "  higher_degree_polynomial\n");
2472           stats->nb_higher_poly++;
2473         }
2474       
2475       break;
2476
2477     default:
2478       break;
2479     }
2480   
2481   if (chrec_contains_undetermined (chrec))
2482     {
2483       if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2484         fprintf (dump_file, "  undetermined\n");
2485       stats->nb_undetermined++;
2486     }
2487   
2488   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2489     fprintf (dump_file, ")\n");
2490 }
2491
2492 /* One of the drivers for testing the scalar evolutions analysis.
2493    This function analyzes the scalar evolution of all the scalars
2494    defined as loop phi nodes in one of the loops from the
2495    EXIT_CONDITIONS array.  
2496    
2497    TODO Optimization: A loop is in canonical form if it contains only
2498    a single scalar loop phi node.  All the other scalars that have an
2499    evolution in the loop are rewritten in function of this single
2500    index.  This allows the parallelization of the loop.  */
2501
2502 static void 
2503 analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (VEC(tree,heap) **exit_conditions)
2504 {
2505   unsigned int i;
2506   struct chrec_stats stats;
2507   tree cond;
2508   
2509   reset_chrecs_counters (&stats);
2510   
2511   for (i = 0; VEC_iterate (tree, *exit_conditions, i, cond); i++)
2512     {
2513       struct loop *loop;
2514       basic_block bb;
2515       tree phi, chrec;
2516       
2517       loop = loop_containing_stmt (cond);
2518       bb = loop->header;
2519       
2520       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2521         if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
2522           {
2523             chrec = instantiate_parameters 
2524               (loop, 
2525                analyze_scalar_evolution (loop, PHI_RESULT (phi)));
2526             
2527             if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2528               gather_chrec_stats (chrec, &stats);
2529           }
2530     }
2531   
2532   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2533     dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2534 }
2535
2536 /* Callback for htab_traverse, gathers information on chrecs in the
2537    hashtable.  */
2538
2539 static int
2540 gather_stats_on_scev_database_1 (void **slot, void *stats)
2541 {
2542   struct scev_info_str *entry = *slot;
2543
2544   gather_chrec_stats (entry->chrec, stats);
2545
2546   return 1;
2547 }
2548
2549 /* Classify the chrecs of the whole database.  */
2550
2551 void 
2552 gather_stats_on_scev_database (void)
2553 {
2554   struct chrec_stats stats;
2555   
2556   if (!dump_file)
2557     return;
2558   
2559   reset_chrecs_counters (&stats);
2560  
2561   htab_traverse (scalar_evolution_info, gather_stats_on_scev_database_1,
2562                  &stats);
2563
2564   dump_chrecs_stats (dump_file, &stats);
2565 }
2566
2567 \f
2568
2569 /* Initializer.  */
2570
2571 static void
2572 initialize_scalar_evolutions_analyzer (void)
2573 {
2574   /* The elements below are unique.  */
2575   if (chrec_dont_know == NULL_TREE)
2576     {
2577       chrec_not_analyzed_yet = NULL_TREE;
2578       chrec_dont_know = make_node (SCEV_NOT_KNOWN);
2579       chrec_known = make_node (SCEV_KNOWN);
2580       TREE_TYPE (chrec_dont_know) = void_type_node;
2581       TREE_TYPE (chrec_known) = void_type_node;
2582     }
2583 }
2584
2585 /* Initialize the analysis of scalar evolutions for LOOPS.  */
2586
2587 void
2588 scev_initialize (struct loops *loops)
2589 {
2590   unsigned i;
2591   current_loops = loops;
2592
2593   scalar_evolution_info = htab_create (100, hash_scev_info,
2594                                        eq_scev_info, del_scev_info);
2595   already_instantiated = BITMAP_ALLOC (NULL);
2596   
2597   initialize_scalar_evolutions_analyzer ();
2598
2599   for (i = 1; i < loops->num; i++)
2600     if (loops->parray[i])
2601       loops->parray[i]->nb_iterations = NULL_TREE;
2602 }
2603
2604 /* Cleans up the information cached by the scalar evolutions analysis.  */
2605
2606 void
2607 scev_reset (void)
2608 {
2609   unsigned i;
2610   struct loop *loop;
2611
2612   if (!scalar_evolution_info || !current_loops)
2613     return;
2614
2615   htab_empty (scalar_evolution_info);
2616   for (i = 1; i < current_loops->num; i++)
2617     {
2618       loop = current_loops->parray[i];
2619       if (loop)
2620         loop->nb_iterations = NULL_TREE;
2621     }
2622 }
2623
2624 /* Checks whether OP behaves as a simple affine iv of LOOP in STMT and returns
2625    its BASE and STEP if possible.  If ALLOW_NONCONSTANT_STEP is true, we
2626    want STEP to be invariant in LOOP.  Otherwise we require it to be an
2627    integer constant.  */
2628
2629 bool
2630 simple_iv (struct loop *loop, tree stmt, tree op, tree *base, tree *step,
2631            bool allow_nonconstant_step)
2632 {
2633   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
2634   tree type, ev;
2635
2636   *base = NULL_TREE;
2637   *step = NULL_TREE;
2638
2639   type = TREE_TYPE (op);
2640   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2641       && TREE_CODE (type) != POINTER_TYPE)
2642     return false;
2643
2644   ev = analyze_scalar_evolution_in_loop (loop, bb->loop_father, op);
2645   if (chrec_contains_undetermined (ev))
2646     return false;
2647
2648   if (tree_does_not_contain_chrecs (ev)
2649       && !chrec_contains_symbols_defined_in_loop (ev, loop->num))
2650     {
2651       *base = ev;
2652       return true;
2653     }
2654
2655   if (TREE_CODE (ev) != POLYNOMIAL_CHREC
2656       || CHREC_VARIABLE (ev) != (unsigned) loop->num)
2657     return false;
2658
2659   *step = CHREC_RIGHT (ev);
2660   if (allow_nonconstant_step)
2661     {
2662       if (tree_contains_chrecs (*step, NULL)
2663           || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (*step, loop->num))
2664         return false;
2665     }
2666   else if (TREE_CODE (*step) != INTEGER_CST)
2667     return false;
2668
2669   *base = CHREC_LEFT (ev);
2670   if (tree_contains_chrecs (*base, NULL)
2671       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (*base, loop->num))
2672     return false;
2673
2674   return true;
2675 }
2676
2677 /* Runs the analysis of scalar evolutions.  */
2678
2679 void
2680 scev_analysis (void)
2681 {
2682   VEC(tree,heap) *exit_conditions;
2683   
2684   exit_conditions = VEC_alloc (tree, heap, 37);
2685   select_loops_exit_conditions (current_loops, &exit_conditions);
2686
2687   if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
2688     analyze_scalar_evolution_for_all_loop_phi_nodes (&exit_conditions);
2689   
2690   number_of_iterations_for_all_loops (&exit_conditions);
2691   VEC_free (tree, heap, exit_conditions);
2692 }
2693
2694 /* Finalize the scalar evolution analysis.  */
2695
2696 void
2697 scev_finalize (void)
2698 {
2699   htab_delete (scalar_evolution_info);
2700   BITMAP_FREE (already_instantiated);
2701 }
2702
2703 /* Replace ssa names for that scev can prove they are constant by the
2704    appropriate constants.  Also perform final value replacement in loops,
2705    in case the replacement expressions are cheap.
2706    
2707    We only consider SSA names defined by phi nodes; rest is left to the
2708    ordinary constant propagation pass.  */
2709
2710 void
2711 scev_const_prop (void)
2712 {
2713   basic_block bb;
2714   tree name, phi, next_phi, type, ev;
2715   struct loop *loop, *ex_loop;
2716   bitmap ssa_names_to_remove = NULL;
2717   unsigned i;
2718
2719   if (!current_loops)
2720     return;
2721
2722   FOR_EACH_BB (bb)
2723     {
2724       loop = bb->loop_father;
2725
2726       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
2727         {
2728           name = PHI_RESULT (phi);
2729
2730           if (!is_gimple_reg (name))
2731             continue;
2732
2733           type = TREE_TYPE (name);
2734
2735           if (!POINTER_TYPE_P (type)
2736               && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
2737             continue;
2738
2739           ev = resolve_mixers (loop, analyze_scalar_evolution (loop, name));
2740           if (!is_gimple_min_invariant (ev)
2741               || !may_propagate_copy (name, ev))
2742             continue;
2743
2744           /* Replace the uses of the name.  */
2745           if (name != ev)
2746             replace_uses_by (name, ev);
2747
2748           if (!ssa_names_to_remove)
2749             ssa_names_to_remove = BITMAP_ALLOC (NULL);
2750           bitmap_set_bit (ssa_names_to_remove, SSA_NAME_VERSION (name));
2751         }
2752     }
2753
2754   /* Remove the ssa names that were replaced by constants.  We do not remove them
2755      directly in the previous cycle, since this invalidates scev cache.  */
2756   if (ssa_names_to_remove)
2757     {
2758       bitmap_iterator bi;
2759       unsigned i;
2760
2761       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ssa_names_to_remove, 0, i, bi)
2762         {
2763           name = ssa_name (i);
2764           phi = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
2765
2766           gcc_assert (TREE_CODE (phi) == PHI_NODE);
2767           remove_phi_node (phi, NULL);
2768         }
2769
2770       BITMAP_FREE (ssa_names_to_remove);
2771       scev_reset ();
2772     }
2773
2774   /* Now the regular final value replacement.  */
2775   for (i = current_loops->num - 1; i > 0; i--)
2776     {
2777       edge exit;
2778       tree def, stmts;
2779
2780       loop = current_loops->parray[i];
2781       if (!loop)
2782         continue;
2783
2784       /* If we do not know exact number of iterations of the loop, we cannot
2785          replace the final value.  */
2786       exit = loop->single_exit;
2787       if (!exit
2788           || number_of_iterations_in_loop (loop) == chrec_dont_know)
2789         continue;
2790       ex_loop = exit->dest->loop_father;
2791
2792       for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = next_phi)
2793         {
2794           next_phi = PHI_CHAIN (phi);
2795           def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
2796           if (!is_gimple_reg (def)
2797               || expr_invariant_in_loop_p (loop, def))
2798             continue;
2799
2800           if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
2801               && !INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
2802             continue;
2803
2804           def = analyze_scalar_evolution_in_loop (ex_loop, ex_loop, def);
2805           if (!tree_does_not_contain_chrecs (def)
2806               || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (def, loop->num)
2807               || def == PHI_RESULT (phi)
2808               || (TREE_CODE (def) == SSA_NAME
2809                   && loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (def))
2810                   && loop_containing_stmt (phi)
2811                   && loop_containing_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (def))
2812                   == loop_containing_stmt (phi)))
2813             continue;
2814
2815           /* If computing the expression is expensive, let it remain in
2816              loop.  TODO -- we should take the cost of computing the expression
2817              in loop into account.  */
2818           if (force_expr_to_var_cost (def) >= target_spill_cost)
2819             continue;
2820           def = unshare_expr (def);
2821
2822           if (is_gimple_val (def))
2823             stmts = NULL_TREE;
2824           else
2825             def = force_gimple_operand (def, &stmts, true,
2826                                         SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (phi)));
2827           SET_USE (PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, exit), def);
2828           if (stmts)
2829             compute_phi_arg_on_exit (exit, stmts, def);
2830         }
2831     }
2832 }