OSDN Git Service

* pa-host.c (MAP_FAILED): Define if not defined.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-sra.c
1 /* Scalar Replacement of Aggregates (SRA) converts some structure
2    references into scalar references, exposing them to the scalar
3    optimizers.
4    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
5    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
6
7 This file is part of GCC.
8
9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
10 under the terms of the GNU General Public License as published by the
11 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
12 later version.
13
14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
15 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
17 for more details.
18
19 You should have received a copy of the GNU General Public License
20 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
21 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 02111-1307, USA.  */
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "errors.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "tree.h"
31
32 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
33 #include "rtl.h"
34 #include "tm_p.h"
35 #include "hard-reg-set.h"
36 #include "basic-block.h"
37 #include "diagnostic.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "tree-inline.h"
40 #include "tree-flow.h"
41 #include "tree-gimple.h"
42 #include "tree-dump.h"
43 #include "tree-pass.h"
44 #include "timevar.h"
45 #include "flags.h"
46 #include "bitmap.h"
47 #include "obstack.h"
48 #include "target.h"
49 /* expr.h is needed for MOVE_RATIO.  */
50 #include "expr.h"
51 #include "params.h"
52
53
54 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
55    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
56    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger
57    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
58    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
59
60    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
61    be the purvey of a load-store motion pass.
62
63    The optimization proceeds in phases:
64
65      (1) Identify variables that have types that are candidates for
66          decomposition.
67
68      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
69          In particular we're interested in the number of times a variable
70          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
71          a variable (or member) is copied.
72
73      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
74
75      (4) Scan the function making replacements.
76 */
77
78
79 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
80 static bitmap sra_candidates;
81
82 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
83    beginning of the function.  */
84 static bitmap needs_copy_in;
85
86 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
87 static bitmap sra_type_decomp_cache;
88 static bitmap sra_type_inst_cache;
89
90 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
91    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
92 struct sra_elt
93 {
94   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
95   struct sra_elt *parent;
96   struct sra_elt *children;
97   struct sra_elt *sibling;
98
99   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
100      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
101      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
102      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
103      complex number, this is a zero or one.  */
104   tree element;
105
106   /* The type of the element.  */
107   tree type;
108
109   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
110   tree replacement;
111
112   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
113      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
114   unsigned int n_uses;
115
116   /* The number of times the element is copied to or from another
117      scalarizable element.  */
118   unsigned int n_copies;
119
120   /* True if TYPE is scalar.  */
121   bool is_scalar;
122
123   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
124      such as non-constant indexing.  */
125   bool cannot_scalarize;
126
127   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
128      should happen via memcpy and not per-element.  */
129   bool use_block_copy;
130
131   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
132   bool visited;
133 };
134
135 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
136    This prevents quadratic behavior, and allows SRA to function
137    reasonably on larger records.  */
138 static htab_t sra_map;
139
140 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
141 static struct obstack sra_obstack;
142
143 /* Debugging functions.  */
144 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
145 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
146
147 \f
148 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
149
150 static bool
151 is_sra_candidate_decl (tree decl)
152 {
153   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
154 }
155
156 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
157
158 static bool
159 is_sra_scalar_type (tree type)
160 {
161   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
162   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
163           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
164           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
165           || code == REFERENCE_TYPE);
166 }
167
168 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
169
170    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
171    instantiated, just that if we decide to break up the type into
172    separate pieces that it can be done.  */
173
174 static bool
175 type_can_be_decomposed_p (tree type)
176 {
177   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
178   tree t;
179
180   /* Avoid searching the same type twice.  */
181   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
182     return true;
183   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
184     return false;
185
186   /* The type must have a definite nonzero size.  */
187   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
188     goto fail;
189
190   /* The type must be a non-union aggregate.  */
191   switch (TREE_CODE (type))
192     {
193     case RECORD_TYPE:
194       {
195         bool saw_one_field = false;
196
197         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
198           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
199             {
200               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
201               if (DECL_BIT_FIELD (t)
202                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
203                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
204                 goto fail;
205
206               saw_one_field = true;
207             }
208
209         /* Record types must have at least one field.  */
210         if (!saw_one_field)
211           goto fail;
212       }
213       break;
214
215     case ARRAY_TYPE:
216       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
217       t = TYPE_DOMAIN (type);
218       if (t == NULL)
219         goto fail;
220       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
221         goto fail;
222       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
223         goto fail;
224       break;
225
226     case COMPLEX_TYPE:
227       break;
228
229     default:
230       goto fail;
231     }
232
233   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
234   return true;
235
236  fail:
237   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
238   return false;
239 }
240
241 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
242    (though not necessarily scalar) variables.  */
243
244 static bool
245 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
246 {
247   /* Early out for scalars.  */
248   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
249     return false;
250
251   /* The variable must not be aliased.  */
252   if (!is_gimple_non_addressable (var))
253     {
254       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
255         {
256           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
257           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
258           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
259         }
260       return false;
261     }
262
263   /* The variable must not be volatile.  */
264   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
265     {
266       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
267         {
268           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
269           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
270           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
271         }
272       return false;
273     }
274
275   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
276   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
277     {
278       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
279         {
280           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
281           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
282           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
283         }
284       return false;
285     }
286
287   return true;
288 }
289
290 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
291
292 static bool
293 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
294 {
295   if (is_sra_scalar_type (type))
296     return true;
297   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
298     return false;
299
300   switch (TREE_CODE (type))
301     {
302     case RECORD_TYPE:
303       {
304         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
305         tree f;
306
307         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
308           return true;
309         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
310           return false;
311
312         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
313           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
314             {
315               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
316                 {
317                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
318                   return false;
319                 }
320             }
321
322         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
323         return true;
324       }
325
326     case ARRAY_TYPE:
327       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
328
329     case COMPLEX_TYPE:
330       return true;
331
332     default:
333       gcc_unreachable ();
334     }
335 }
336
337 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
338
339 static bool
340 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
341 {
342   struct sra_elt *c;
343
344   if (elt->cannot_scalarize)
345     return false;
346
347   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
348     if (!can_completely_scalarize_p (c))
349       return false;
350
351   return true;
352 }
353
354 \f
355 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
356    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
357
358 static hashval_t
359 sra_hash_tree (tree t)
360 {
361   hashval_t h;
362
363   switch (TREE_CODE (t))
364     {
365     case VAR_DECL:
366     case PARM_DECL:
367     case RESULT_DECL:
368       h = DECL_UID (t);
369       break;
370
371     case INTEGER_CST:
372       h = TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
373       break;
374
375     case FIELD_DECL:
376       /* We can have types that are compatible, but have different member
377          lists, so we can't hash fields by ID.  Use offsets instead.  */
378       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_OFFSET (t), 0);
379       h = iterative_hash_expr (DECL_FIELD_BIT_OFFSET (t), h);
380       break;
381
382     default:
383       gcc_unreachable ();
384     }
385
386   return h;
387 }
388
389 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
390
391 static hashval_t
392 sra_elt_hash (const void *x)
393 {
394   const struct sra_elt *e = x;
395   const struct sra_elt *p;
396   hashval_t h;
397
398   h = sra_hash_tree (e->element);
399
400   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
401      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
402      truly identify this as a performance problem, it should work to
403      hash the pointer value "e->parent".  */
404   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
405     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
406
407   return h;
408 }
409
410 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
411
412 static int
413 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
414 {
415   const struct sra_elt *a = x;
416   const struct sra_elt *b = y;
417   tree ae, be;
418
419   if (a->parent != b->parent)
420     return false;
421
422   ae = a->element;
423   be = b->element;
424
425   if (ae == be)
426     return true;
427   if (TREE_CODE (ae) != TREE_CODE (be))
428     return false;
429
430   switch (TREE_CODE (ae))
431     {
432     case VAR_DECL:
433     case PARM_DECL:
434     case RESULT_DECL:
435       /* These are all pointer unique.  */
436       return false;
437
438     case INTEGER_CST:
439       /* Integers are not pointer unique, so compare their values.  */
440       return tree_int_cst_equal (ae, be);
441
442     case FIELD_DECL:
443       /* Fields are unique within a record, but not between
444          compatible records.  */
445       if (DECL_FIELD_CONTEXT (ae) == DECL_FIELD_CONTEXT (be))
446         return false;
447       return fields_compatible_p (ae, be);
448
449     default:
450       gcc_unreachable ();
451     }
452 }
453
454 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
455    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
456
457 static struct sra_elt *
458 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
459                 enum insert_option insert)
460 {
461   struct sra_elt dummy;
462   struct sra_elt **slot;
463   struct sra_elt *elt;
464
465   dummy.parent = parent;
466   dummy.element = child;
467
468   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
469   if (!slot && insert == NO_INSERT)
470     return NULL;
471
472   elt = *slot;
473   if (!elt && insert == INSERT)
474     {
475       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
476       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
477
478       elt->parent = parent;
479       elt->element = child;
480       elt->type = type;
481       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
482
483       if (parent)
484         {
485           elt->sibling = parent->children;
486           parent->children = elt;
487         }
488
489       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
490          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
491       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
492         {
493           elt->n_copies = 1;
494           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
495         }
496     }
497
498   return elt;
499 }
500
501 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
502
503 static bool
504 is_valid_const_index (tree expr)
505 {
506   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
507
508   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
509     return false;
510
511   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
512
513      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
514      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
515      cases, since they'll be referring to objects that we should have
516      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
517
518   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
519   if (dom == NULL)
520     return false;
521
522   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
523   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
524     return false;
525   if (tree_int_cst_lt (index, t))
526     return false;
527
528   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
529   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
530     return false;
531   if (tree_int_cst_lt (t, index))
532     return false;
533
534   return true;
535 }
536
537 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression
538    refers to a scalarizable variable.  */
539
540 static struct sra_elt *
541 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
542 {
543   struct sra_elt *elt;
544   tree child;
545
546   switch (TREE_CODE (expr))
547     {
548     case VAR_DECL:
549     case PARM_DECL:
550     case RESULT_DECL:
551       if (is_sra_candidate_decl (expr))
552         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
553       return NULL;
554
555     case ARRAY_REF:
556       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
557       if (is_valid_const_index (expr))
558         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
559       else
560         return NULL;
561       break;
562
563     case COMPONENT_REF:
564       /* Don't look through unions.  */
565       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
566         return NULL;
567       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
568       break;
569
570     case REALPART_EXPR:
571       child = integer_zero_node;
572       break;
573     case IMAGPART_EXPR:
574       child = integer_one_node;
575       break;
576
577     default:
578       return NULL;
579     }
580
581   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
582   if (elt)
583     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
584   return NULL;
585 }
586
587 \f
588 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
589    references, and categorize them.  */
590
591 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
592    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
593    pointing to the statement being processed.  */
594 struct sra_walk_fns
595 {
596   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
597      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
598      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
599      is a left-hand-side reference.  */
600   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
601                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
602
603   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
604   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
605                 block_stmt_iterator *bsi);
606
607   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
608      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
609   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
610
611   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
612      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
613      is on the left-hand side.  */
614   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
615                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
616
617   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
618   /* ??? This is a hack.  */
619   bool initial_scan;
620 };
621
622 #ifdef ENABLE_CHECKING
623 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains a candidate decl, return it.  */
624
625 static tree
626 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
627                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
628 {
629   tree t = *tp;
630   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
631
632   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
633     {
634       *walk_subtrees = 0;
635       if (is_sra_candidate_decl (t))
636         return t;
637     }
638   else if (TYPE_P (t))
639     *walk_subtrees = 0;
640
641   return NULL;
642 }
643 #endif
644
645 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
646    If we find one, invoke FNS->USE.  */
647
648 static void
649 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
650                const struct sra_walk_fns *fns)
651 {
652   tree expr = *expr_p;
653   tree inner = expr;
654   bool disable_scalarization = false;
655
656   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
657      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
658      are references that we can scalarize.  If we come across something that
659      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
660      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
661
662   while (1)
663     switch (TREE_CODE (inner))
664       {
665       case VAR_DECL:
666       case PARM_DECL:
667       case RESULT_DECL:
668         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
669         if (is_sra_candidate_decl (inner))
670           {
671             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
672             if (disable_scalarization)
673               elt->cannot_scalarize = true;
674             else
675               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
676           }
677         return;
678
679       case ARRAY_REF:
680         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
681            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
682            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
683            index reference inside a loop being overridden by several constant
684            index references during loop setup.  It's possible that this could
685            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
686            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth
687            the effort.  */
688         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
689            without duplicating too much code.  */
690         if (!is_valid_const_index (inner))
691           {
692             disable_scalarization = true;
693             goto use_all;
694           }
695         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
696            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
697         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
698           goto use_all;
699         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
700         break;
701
702       case COMPONENT_REF:
703         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
704            entire union.  */
705         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
706           goto use_all;
707         /* ??? See above re non-constant stride.  */
708         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
709           goto use_all;
710         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
711         break;
712
713       case REALPART_EXPR:
714       case IMAGPART_EXPR:
715         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
716         break;
717
718       case BIT_FIELD_REF:
719         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
720            is not currently scalarized.  Consider this an access to the
721            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
722         goto use_all;
723
724       case ARRAY_RANGE_REF:
725         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
726            means that the canonical element names that we have won't work.  */
727         goto use_all;
728
729       case VIEW_CONVERT_EXPR:
730       case NOP_EXPR:
731         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
732            type other than the one we've scalarized.  */
733         goto use_all;
734
735       case WITH_SIZE_EXPR:
736         /* This is a transparent wrapper.  The entire inner expression really
737            is being used.  */
738         goto use_all;
739
740       use_all:
741         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
742         inner = expr = *expr_p;
743         break;
744
745       default:
746 #ifdef ENABLE_CHECKING
747         /* Validate that we're not missing any references.  */
748         gcc_assert (!walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL));
749 #endif
750         return;
751       }
752 }
753
754 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
755    If we find one, invoke FNS->USE.  */
756
757 static void
758 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
759                     const struct sra_walk_fns *fns)
760 {
761   tree op;
762   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
763     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
764 }
765
766 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
767    If we find one, invoke FNS->USE.  */
768
769 static void
770 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
771                     const struct sra_walk_fns *fns)
772 {
773   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
774 }
775
776 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
777    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
778
779 static void
780 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
781                    const struct sra_walk_fns *fns)
782 {
783   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
784   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
785 }
786
787 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
788
789 static void
790 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
791                       const struct sra_walk_fns *fns)
792 {
793   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
794   tree lhs, rhs;
795
796   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
797   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
798   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
799   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
800
801   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
802   if (lhs_elt && rhs_elt)
803     {
804       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
805       return;
806     }
807
808   /* If the RHS is scalarizable, handle it.  There are only two cases.  */
809   if (rhs_elt)
810     {
811       if (!rhs_elt->is_scalar)
812         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
813       else
814         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
815     }
816
817   /* If it isn't scalarizable, there may be scalarizable variables within, so
818      check for a call or else walk the RHS to see if we need to do any
819      copy-in operations.  We need to do it before the LHS is scalarized so
820      that the statements get inserted in the proper place, before any
821      copy-out operations.  */
822   else
823     {
824       tree call = get_call_expr_in (rhs);
825       if (call)
826         sra_walk_call_expr (call, bsi, fns);
827       else
828         sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
829     }
830
831   /* Likewise, handle the LHS being scalarizable.  We have cases similar
832      to those above, but also want to handle RHS being constant.  */
833   if (lhs_elt)
834     {
835       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
836          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
837       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
838           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
839           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
840         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
841
842       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
843          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
844       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
845                && TREE_STATIC (rhs)
846                && TREE_READONLY (rhs)
847                && targetm.binds_local_p (rhs))
848         fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
849
850       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
851          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
852          the result of a function call.  Which would result in trying to call
853          the function multiple times, and other evil things.  */
854       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addressable (rhs))
855         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
856
857       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
858          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
859       else
860         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
861     }
862
863   /* Similarly to above, LHS_ELT being null only means that the LHS as a
864      whole is not a scalarizable reference.  There may be occurrences of
865      scalarizable variables within, which implies a USE.  */
866   else
867     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
868 }
869
870 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
871    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
872    scalarizable variables.  */
873
874 static void
875 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
876 {
877   basic_block bb;
878   block_stmt_iterator si, ni;
879
880   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
881      dominator tree order.  */
882
883   FOR_EACH_BB (bb)
884     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
885       {
886         tree stmt, t;
887         stmt_ann_t ann;
888
889         stmt = bsi_stmt (si);
890         ann = stmt_ann (stmt);
891
892         ni = si;
893         bsi_next (&ni);
894
895         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
896            make any structure references that we care about.  */
897         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
898             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
899             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
900           continue;
901
902         switch (TREE_CODE (stmt))
903           {
904           case RETURN_EXPR:
905             /* If we have "return <retval>" then the return value is
906                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
907                force all the components back in place for the return.
908
909                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
910                a type that gets returned in registers in this ABI, and
911                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
912                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
913
914             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
915             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
916               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
917             else
918               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
919             break;
920
921           case MODIFY_EXPR:
922             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
923             break;
924           case CALL_EXPR:
925             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
926             break;
927           case ASM_EXPR:
928             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
929             break;
930
931           default:
932             break;
933           }
934       }
935 }
936 \f
937 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
938    structures that could be decomposed.  */
939
940 static bool
941 find_candidates_for_sra (void)
942 {
943   size_t i;
944   bool any_set = false;
945
946   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
947     {
948       tree var = referenced_var (i);
949       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
950         {
951           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
952           any_set = true;
953         }
954     }
955
956   return any_set;
957 }
958
959 \f
960 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
961    number of times they are used or copied respectively.  */
962
963 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
964    considered a copy, because we can decompose the reference such that
965    the sub-elements needn't be contiguous.  */
966
967 static void
968 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
969           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
970           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
971 {
972   elt->n_uses += 1;
973 }
974
975 static void
976 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
977            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
978 {
979   lhs_elt->n_copies += 1;
980   rhs_elt->n_copies += 1;
981 }
982
983 static void
984 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
985            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
986 {
987   lhs_elt->n_copies += 1;
988 }
989
990 static void
991 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
992            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
993            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
994 {
995   elt->n_copies += 1;
996 }
997
998 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
999
1000 static void
1001 scan_dump (struct sra_elt *elt)
1002 {
1003   struct sra_elt *c;
1004
1005   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1006   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
1007
1008   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1009     scan_dump (c);
1010 }
1011
1012 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
1013    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
1014
1015 static void
1016 scan_function (void)
1017 {
1018   static const struct sra_walk_fns fns = {
1019     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
1020   };
1021   bitmap_iterator bi;
1022
1023   sra_walk_function (&fns);
1024
1025   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1026     {
1027       unsigned i;
1028
1029       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
1030       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1031         {
1032           tree var = referenced_var (i);
1033           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1034           if (elt)
1035             scan_dump (elt);
1036         }
1037       fputc ('\n', dump_file);
1038     }
1039 }
1040 \f
1041 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
1042    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
1043
1044 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
1045    name on the obstack.  */
1046
1047 static void
1048 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1049 {
1050   tree t;
1051   char buffer[32];
1052
1053   if (elt->parent)
1054     {
1055       build_element_name_1 (elt->parent);
1056       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1057
1058       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1059         {
1060           if (elt->element == integer_zero_node)
1061             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1062           else
1063             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1064           return;
1065         }
1066     }
1067
1068   t = elt->element;
1069   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1070     {
1071       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1072       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1073       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1074     }
1075   else
1076     {
1077       tree name = DECL_NAME (t);
1078       if (name)
1079         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1080                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1081       else
1082         {
1083           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1084           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1085         }
1086     }
1087 }
1088
1089 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1090    The name is built on the obstack.  */
1091
1092 static char *
1093 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1094 {
1095   build_element_name_1 (elt);
1096   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1097   return obstack_finish (&sra_obstack);
1098 }
1099
1100 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1101
1102 static void
1103 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1104 {
1105   struct sra_elt *base_elt;
1106   tree var, base;
1107
1108   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1109     continue;
1110   base = base_elt->element;
1111
1112   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1113   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1114   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1115   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1116   DECL_IGNORED_P (var) = DECL_IGNORED_P (base);
1117
1118   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1119     {
1120       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1121       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1122       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1123     }
1124
1125   if (dump_file)
1126     {
1127       fputs ("  ", dump_file);
1128       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1129       fputs (" -> ", dump_file);
1130       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1131       fputc ('\n', dump_file);
1132     }
1133 }
1134
1135 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1136    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1137
1138    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1139    fields all the way up the tree.  */
1140
1141 static void
1142 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1143                         unsigned int parent_copies)
1144 {
1145   if (dump_file && !elt->parent)
1146     {
1147       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1148       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1149       fputc ('\n', dump_file);
1150     }
1151
1152   if (elt->cannot_scalarize)
1153     return;
1154
1155   if (elt->is_scalar)
1156     {
1157       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1158          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1159       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1160         instantiate_element (elt);
1161     }
1162   else
1163     {
1164       struct sra_elt *c;
1165       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1166       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1167
1168       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1169         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1170     }
1171 }
1172
1173 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1174    We will only care about this if the size of the complete structure
1175    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1176
1177 static unsigned int
1178 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1179 {
1180   if (elt->replacement)
1181     {
1182       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1183       return 1;
1184     }
1185   else
1186     {
1187       struct sra_elt *c;
1188       unsigned int count = 0;
1189
1190       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1191         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1192
1193       return count;
1194     }
1195 }
1196
1197 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1198    children of ELT.  */
1199
1200 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1201
1202 static void
1203 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1204 {
1205   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1206   if (sub->is_scalar)
1207     {
1208       if (sub->replacement == NULL)
1209         instantiate_element (sub);
1210     }
1211   else
1212     instantiate_missing_elements (sub);
1213 }
1214
1215 static void
1216 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1217 {
1218   tree type = elt->type;
1219
1220   switch (TREE_CODE (type))
1221     {
1222     case RECORD_TYPE:
1223       {
1224         tree f;
1225         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1226           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1227             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1228         break;
1229       }
1230
1231     case ARRAY_TYPE:
1232       {
1233         tree i, max, subtype;
1234
1235         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1236         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1237         subtype = TREE_TYPE (type);
1238
1239         while (1)
1240           {
1241             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1242             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1243               break;
1244             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1245           }
1246
1247         break;
1248       }
1249
1250     case COMPLEX_TYPE:
1251       type = TREE_TYPE (type);
1252       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1253       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1254       break;
1255
1256     default:
1257       gcc_unreachable ();
1258     }
1259 }
1260
1261 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1262    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1263    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1264
1265 static bool
1266 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1267 {
1268   struct sra_elt *c;
1269   bool any_inst;
1270
1271   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1272   if (elt->cannot_scalarize)
1273     {
1274       elt->use_block_copy = 1;
1275
1276       if (dump_file)
1277         {
1278           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1279           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1280           fputc ('\n', dump_file);
1281         }
1282
1283       return false;
1284     }
1285
1286   /* Don't decide if we've no uses.  */
1287   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1288     ;
1289
1290   else if (!elt->is_scalar)
1291     {
1292       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1293       bool use_block_copy = true;
1294
1295       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1296          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1297          copies for variable sized structures.  */
1298       if (host_integerp (size_tree, 1))
1299         {
1300           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1301           unsigned int inst_count;
1302           unsigned int max_size;
1303
1304           /* If the sra-max-structure-size parameter is 0, then the
1305              user has not overridden the parameter and we can choose a
1306              sensible default.  */
1307           max_size = SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1308             ? SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1309             : MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD;
1310
1311           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1312
1313           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only
1314              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1315              If there are a large number of fields then the size of the copy
1316              is much more of a factor.  */
1317
1318           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1319              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1320           if (full_size <= max_size
1321               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1322             use_block_copy = false;
1323           else
1324             {
1325               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1326
1327               if (inst_size * 100 >= full_size * SRA_FIELD_STRUCTURE_RATIO)
1328                 use_block_copy = false;
1329             }
1330
1331           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1332              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1333           if (!use_block_copy
1334               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1335                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1336             use_block_copy = true;
1337         }
1338       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1339
1340       if (dump_file)
1341         {
1342           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1343                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1344           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1345           fputc ('\n', dump_file);
1346         }
1347
1348       if (!use_block_copy)
1349         {
1350           instantiate_missing_elements (elt);
1351           return true;
1352         }
1353     }
1354
1355   any_inst = elt->replacement != NULL;
1356
1357   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1358     any_inst |= decide_block_copy (c);
1359
1360   return any_inst;
1361 }
1362
1363 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1364
1365 static void
1366 decide_instantiations (void)
1367 {
1368   unsigned int i;
1369   bool cleared_any;
1370   bitmap_head done_head;
1371   bitmap_iterator bi;
1372
1373   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1374      so save up all the bits to clear until the end.  */
1375   bitmap_initialize (&done_head, &bitmap_default_obstack);
1376   cleared_any = false;
1377
1378   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1379     {
1380       tree var = referenced_var (i);
1381       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1382       if (elt)
1383         {
1384           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1385           if (!decide_block_copy (elt))
1386             elt = NULL;
1387         }
1388       if (!elt)
1389         {
1390           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1391           cleared_any = true;
1392         }
1393     }
1394
1395   if (cleared_any)
1396     {
1397       bitmap_and_compl_into (sra_candidates, &done_head);
1398       bitmap_and_compl_into (needs_copy_in, &done_head);
1399     }
1400   bitmap_clear (&done_head);
1401
1402   if (dump_file)
1403     fputc ('\n', dump_file);
1404 }
1405
1406 \f
1407 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1408
1409 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1410    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1411
1412 static void
1413 mark_all_v_defs (tree stmt)
1414 {
1415   tree sym;
1416   ssa_op_iter iter;
1417
1418   get_stmt_operands (stmt);
1419
1420   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (sym, stmt, iter, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
1421     {
1422       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1423         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1424       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1425     }
1426 }
1427
1428 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1429
1430 static tree
1431 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1432 {
1433   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1434     {
1435     case RECORD_TYPE:
1436       {
1437         tree field = elt->element;
1438
1439         /* Watch out for compatible records with differing field lists.  */
1440         if (DECL_FIELD_CONTEXT (field) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (base)))
1441           field = find_compatible_field (TREE_TYPE (base), field);
1442
1443         return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, field, NULL);
1444       }
1445
1446     case ARRAY_TYPE:
1447       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1448
1449     case COMPLEX_TYPE:
1450       if (elt->element == integer_zero_node)
1451         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1452       else
1453         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1454
1455     default:
1456       gcc_unreachable ();
1457     }
1458 }
1459
1460 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1461
1462 static tree
1463 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1464 {
1465   if (elt->parent)
1466     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1467   else
1468     return elt->element;
1469 }
1470
1471 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1472    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1473    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1474    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1475
1476 static void
1477 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1478                      tree *list_p)
1479 {
1480   struct sra_elt *c;
1481   tree t;
1482
1483   if (elt->replacement)
1484     {
1485       if (copy_out)
1486         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1487       else
1488         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1489       append_to_statement_list (t, list_p);
1490     }
1491   else
1492     {
1493       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1494         {
1495           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1496           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1497         }
1498     }
1499 }
1500
1501 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1502    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1503    correspondence of instantiated elements.  */
1504
1505 static void
1506 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1507 {
1508   struct sra_elt *dc, *sc;
1509
1510   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1511     {
1512       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1513       gcc_assert (sc);
1514       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1515     }
1516
1517   if (dst->replacement)
1518     {
1519       tree t;
1520
1521       gcc_assert (src->replacement);
1522
1523       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1524                  src->replacement);
1525       append_to_statement_list (t, list_p);
1526     }
1527 }
1528
1529 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1530    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1531    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1532    with generate_element_init.  */
1533
1534 static void
1535 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1536 {
1537   struct sra_elt *c;
1538
1539   if (elt->visited)
1540     {
1541       elt->visited = false;
1542       return;
1543     }
1544
1545   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1546     generate_element_zero (c, list_p);
1547
1548   if (elt->replacement)
1549     {
1550       tree t;
1551
1552       gcc_assert (elt->is_scalar);
1553       t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1554
1555       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1556       append_to_statement_list (t, list_p);
1557     }
1558 }
1559
1560 /* Generate an assignment VAR = INIT, where INIT may need gimplification.
1561    Add the result to *LIST_P.  */
1562
1563 static void
1564 generate_one_element_init (tree var, tree init, tree *list_p)
1565 {
1566   tree stmt;
1567
1568   /* The replacement can be almost arbitrarily complex.  Gimplify.  */
1569   stmt = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, var, init);
1570   gimplify_stmt (&stmt);
1571
1572   /* The replacement can expose previously unreferenced variables.  */
1573   if (TREE_CODE (stmt) == STATEMENT_LIST)
1574     {
1575       tree_stmt_iterator i;
1576       for (i = tsi_start (stmt); !tsi_end_p (i); tsi_next (&i))
1577         find_new_referenced_vars (tsi_stmt_ptr (i));
1578     }
1579   else
1580     find_new_referenced_vars (&stmt);
1581
1582   append_to_statement_list (stmt, list_p);
1583 }
1584
1585 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1586    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1587    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1588    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1589    handle.  */
1590
1591 static bool
1592 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1593 {
1594   bool result = true;
1595   enum tree_code init_code;
1596   struct sra_elt *sub;
1597   tree t;
1598
1599   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1600      conversion, which we strip off here.  */
1601   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1602   init_code = TREE_CODE (init);
1603
1604   if (elt->is_scalar)
1605     {
1606       if (elt->replacement)
1607         {
1608           generate_one_element_init (elt->replacement, init, list_p);
1609           elt->visited = true;
1610         }
1611       return result;
1612     }
1613
1614   switch (init_code)
1615     {
1616     case COMPLEX_CST:
1617     case COMPLEX_EXPR:
1618       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1619         {
1620           if (sub->element == integer_zero_node)
1621             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1622                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1623           else
1624             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1625                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1626           result &= generate_element_init (sub, t, list_p);
1627         }
1628       break;
1629
1630     case CONSTRUCTOR:
1631       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1632         {
1633           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1634           if (sub == NULL)
1635             continue;
1636           result &= generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1637         }
1638       break;
1639
1640     default:
1641       elt->visited = true;
1642       result = false;
1643     }
1644
1645   return result;
1646 }
1647
1648 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1649    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1650    abnormal edges will be ignored.  */
1651
1652 void
1653 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1654 {
1655   edge e;
1656   edge_iterator ei;
1657   bool first_copy;
1658
1659   first_copy = true;
1660   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1661     {
1662       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1663          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1664          be valid through an abnormal edge.  */
1665       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1666         {
1667           if (first_copy)
1668             {
1669               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1670               first_copy = false;
1671             }
1672           else
1673             bsi_insert_on_edge (e, unsave_expr_now (stmt));
1674         }
1675     }
1676 }
1677
1678 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1679
1680 static void
1681 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1682 {
1683   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1684
1685   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1686     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1687   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1688 }
1689
1690 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1691
1692 static void
1693 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1694 {
1695   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1696
1697   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1698     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1699
1700   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1701     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1702   else
1703     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1704 }
1705
1706 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1707
1708 static void
1709 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1710 {
1711   sra_insert_before (bsi, list);
1712   bsi_remove (bsi);
1713   if (bsi_end_p (*bsi))
1714     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1715   else
1716     bsi_prev (bsi);
1717 }
1718
1719 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1720    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1721    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1722
1723 static void
1724 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1725                bool is_output)
1726 {
1727   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1728
1729   if (elt->replacement)
1730     {
1731       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1732          simple as modifying the existing statement in place.  */
1733       if (is_output)
1734         mark_all_v_defs (stmt);
1735       *expr_p = elt->replacement;
1736       modify_stmt (stmt);
1737     }
1738   else
1739     {
1740       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1741          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1742          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1743          load the changed values back into our shadow variables.  */
1744       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1745          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1746          for which the values were last read.  If that number matches the
1747          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1748          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1749          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1750          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1751          processed the blocks in dominator order.  */
1752
1753       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1754       if (list == NULL)
1755         return;
1756       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1757       if (is_output)
1758         sra_insert_after (bsi, list);
1759       else
1760         sra_insert_before (bsi, list);
1761     }
1762 }
1763
1764 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1765    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1766
1767 static void
1768 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1769                 block_stmt_iterator *bsi)
1770 {
1771   tree list, stmt;
1772
1773   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1774     {
1775       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1776       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1777
1778       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1779          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1780       gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR);
1781
1782       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1783       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1784       modify_stmt (stmt);
1785     }
1786   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1787     {
1788       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1789          to the original structure, leave the original assignment
1790          statement (which will perform the block copy), then load the
1791          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1792       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1793          would at least allow those elements that are instantiated in
1794          both structures to be optimized well.  */
1795
1796       list = NULL;
1797       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1798                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1799       if (list)
1800         {
1801           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1802           sra_insert_before (bsi, list);
1803         }
1804
1805       list = NULL;
1806       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1807                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1808       if (list)
1809         sra_insert_after (bsi, list);
1810     }
1811   else
1812     {
1813       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1814          case perform pair-wise element assignments and replace the
1815          original block copy statement.  */
1816
1817       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1818       mark_all_v_defs (stmt);
1819
1820       list = NULL;
1821       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1822       gcc_assert (list);
1823       sra_replace (bsi, list);
1824     }
1825 }
1826
1827 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1828    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1829    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1830    CONSTRUCTOR.  */
1831
1832 static void
1833 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1834 {
1835   bool result = true;
1836   tree list = NULL;
1837
1838   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1839   if (rhs)
1840     {
1841       /* Unshare the expression just in case this is from a decl's initial.  */
1842       rhs = unshare_expr (rhs);
1843       push_gimplify_context ();
1844       result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1845       pop_gimplify_context (NULL);
1846     }
1847
1848   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1849      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1850   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1851
1852   if (!result)
1853     {
1854       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1855          leave the structure assignment in place and must load values
1856          from the structure into the slots for which we did not find
1857          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1858          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1859          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1860       tree list0 = NULL;
1861       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1862                            &list0);
1863       append_to_statement_list (list, &list0);
1864       list = list0;
1865     }
1866
1867   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1868     {
1869       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1870          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1871          exposes constants to later optimizations.  */
1872       if (list)
1873         {
1874           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1875           sra_insert_after (bsi, list);
1876         }
1877     }
1878   else
1879     {
1880       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1881          replaces the original structure assignment.  */
1882       gcc_assert (list);
1883       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1884       sra_replace (bsi, list);
1885     }
1886 }
1887
1888 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1889    on all INDIRECT_REFs.  */
1890
1891 static tree
1892 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1893 {
1894   tree t = *tp;
1895
1896   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1897     {
1898       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1899       *walk_subtrees = 0;
1900     }
1901   else if (IS_TYPE_OR_DECL_P (t))
1902     *walk_subtrees = 0;
1903
1904   return NULL;
1905 }
1906
1907 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1908    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1909    if ELT is on the left-hand side.  */
1910
1911 static void
1912 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1913                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1914 {
1915   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1916   gcc_assert (!elt->replacement);
1917
1918   if (elt->use_block_copy)
1919     {
1920       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1921          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1922       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1923     }
1924   else
1925     {
1926       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1927          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1928          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1929
1930       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1931
1932       mark_all_v_defs (stmt);
1933       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1934       gcc_assert (list);
1935
1936       /* Preserve EH semantics.  */
1937       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1938         {
1939           tree_stmt_iterator tsi;
1940           tree first;
1941
1942           /* Extract the first statement from LIST.  */
1943           tsi = tsi_start (list);
1944           first = tsi_stmt (tsi);
1945           tsi_delink (&tsi);
1946
1947           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1948           bsi_replace (bsi, first, true);
1949
1950           if (!tsi_end_p (tsi))
1951             {
1952               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1953                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1954                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1955                  iterating over the remaining statements and set
1956                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1957               do
1958                 {
1959                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1960                   tsi_next (&tsi);
1961                 }
1962               while (!tsi_end_p (tsi));
1963
1964               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1965             }
1966         }
1967       else
1968         sra_replace (bsi, list);
1969     }
1970 }
1971
1972 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1973
1974 static void
1975 scalarize_parms (void)
1976 {
1977   tree list = NULL;
1978   unsigned i;
1979   bitmap_iterator bi;
1980
1981   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i, bi)
1982     {
1983       tree var = referenced_var (i);
1984       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1985       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1986     }
1987
1988   if (list)
1989     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1990 }
1991
1992 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1993
1994 static void
1995 scalarize_function (void)
1996 {
1997   static const struct sra_walk_fns fns = {
1998     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1999   };
2000
2001   sra_walk_function (&fns);
2002   scalarize_parms ();
2003   bsi_commit_edge_inserts ();
2004 }
2005
2006 \f
2007 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
2008
2009 static void
2010 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
2011 {
2012   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
2013     {
2014       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
2015       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2016     }
2017   else
2018     {
2019       if (elt->parent)
2020         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2021       if (DECL_P (elt->element))
2022         {
2023           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
2024             fputc ('.', f);
2025           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
2026         }
2027       else
2028         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
2029                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
2030     }
2031 }
2032
2033 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
2034
2035 void
2036 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
2037 {
2038   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
2039   fputc ('\n', stderr);
2040 }
2041
2042 /* Main entry point.  */
2043
2044 static void
2045 tree_sra (void)
2046 {
2047   /* Initialize local variables.  */
2048   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
2049   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
2050   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
2051   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2052   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2053   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
2054
2055   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
2056   if (find_candidates_for_sra ())
2057     {
2058       scan_function ();
2059       decide_instantiations ();
2060       scalarize_function ();
2061     }
2062
2063   /* Free allocated memory.  */
2064   htab_delete (sra_map);
2065   sra_map = NULL;
2066   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
2067   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
2068   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
2069   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
2070   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2071 }
2072
2073 static bool
2074 gate_sra (void)
2075 {
2076   return flag_tree_sra != 0;
2077 }
2078
2079 struct tree_opt_pass pass_sra =
2080 {
2081   "sra",                                /* name */
2082   gate_sra,                             /* gate */
2083   tree_sra,                             /* execute */
2084   NULL,                                 /* sub */
2085   NULL,                                 /* next */
2086   0,                                    /* static_pass_number */
2087   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2088   PROP_cfg | PROP_ssa | PROP_alias,     /* properties_required */
2089   0,                                    /* properties_provided */
2090   0,                                    /* properties_destroyed */
2091   0,                                    /* todo_flags_start */
2092   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2093     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa,  /* todo_flags_finish */
2094   0                                     /* letter */
2095 };