OSDN Git Service

* Makefile.in (html): Add html generation support.
[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 an 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 (lhs_elt)
809     {
810       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
811          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
812       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
813           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
814           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
815         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
816
817       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
818          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
819       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
820                && TREE_STATIC (rhs)
821                && TREE_READONLY (rhs)
822                && targetm.binds_local_p (rhs))
823         fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
824
825       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
826          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
827          the result of a function call.  Which would result in trying to call
828          the function multiple times, and other evil things.  */
829       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addressable (rhs))
830         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
831
832       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
833          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
834       else
835         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
836     }
837   else
838     {
839       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
840          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
841          variables within, which implies a USE.  */
842       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
843     }
844
845   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
846      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
847   if (rhs_elt)
848     {
849       if (!rhs_elt->is_scalar)
850         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
851       else
852         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
853     }
854   else
855     {
856       tree call = get_call_expr_in (rhs);
857       if (call)
858         sra_walk_call_expr (call, bsi, fns);
859       else
860         sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
861     }
862 }
863
864 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
865    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
866    scalarizable variables.  */
867
868 static void
869 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
870 {
871   basic_block bb;
872   block_stmt_iterator si, ni;
873
874   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
875      dominator tree order.  */
876
877   FOR_EACH_BB (bb)
878     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
879       {
880         tree stmt, t;
881         stmt_ann_t ann;
882
883         stmt = bsi_stmt (si);
884         ann = stmt_ann (stmt);
885
886         ni = si;
887         bsi_next (&ni);
888
889         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
890            make any structure references that we care about.  */
891         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
892             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
893             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
894           continue;
895
896         switch (TREE_CODE (stmt))
897           {
898           case RETURN_EXPR:
899             /* If we have "return <retval>" then the return value is
900                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
901                force all the components back in place for the return.
902
903                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
904                a type that gets returned in registers in this ABI, and
905                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
906                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
907
908             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
909             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
910               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
911             else
912               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
913             break;
914
915           case MODIFY_EXPR:
916             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
917             break;
918           case CALL_EXPR:
919             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
920             break;
921           case ASM_EXPR:
922             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
923             break;
924
925           default:
926             break;
927           }
928       }
929 }
930 \f
931 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
932    structures that could be decomposed.  */
933
934 static bool
935 find_candidates_for_sra (void)
936 {
937   size_t i;
938   bool any_set = false;
939
940   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
941     {
942       tree var = referenced_var (i);
943       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
944         {
945           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
946           any_set = true;
947         }
948     }
949
950   return any_set;
951 }
952
953 \f
954 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
955    number of times they are used or copied respectively.  */
956
957 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
958    considered a copy, because we can decompose the reference such that
959    the sub-elements needn't be contiguous.  */
960
961 static void
962 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
963           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
964           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
965 {
966   elt->n_uses += 1;
967 }
968
969 static void
970 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
971            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
972 {
973   lhs_elt->n_copies += 1;
974   rhs_elt->n_copies += 1;
975 }
976
977 static void
978 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
979            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
980 {
981   lhs_elt->n_copies += 1;
982 }
983
984 static void
985 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
986            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
987            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
988 {
989   elt->n_copies += 1;
990 }
991
992 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
993
994 static void
995 scan_dump (struct sra_elt *elt)
996 {
997   struct sra_elt *c;
998
999   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1000   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
1001
1002   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1003     scan_dump (c);
1004 }
1005
1006 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
1007    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
1008
1009 static void
1010 scan_function (void)
1011 {
1012   static const struct sra_walk_fns fns = {
1013     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
1014   };
1015   bitmap_iterator bi;
1016
1017   sra_walk_function (&fns);
1018
1019   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1020     {
1021       unsigned i;
1022
1023       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
1024       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1025         {
1026           tree var = referenced_var (i);
1027           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1028           if (elt)
1029             scan_dump (elt);
1030         }
1031       fputc ('\n', dump_file);
1032     }
1033 }
1034 \f
1035 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
1036    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
1037
1038 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
1039    name on the obstack.  */
1040
1041 static void
1042 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1043 {
1044   tree t;
1045   char buffer[32];
1046
1047   if (elt->parent)
1048     {
1049       build_element_name_1 (elt->parent);
1050       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1051
1052       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1053         {
1054           if (elt->element == integer_zero_node)
1055             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1056           else
1057             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1058           return;
1059         }
1060     }
1061
1062   t = elt->element;
1063   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1064     {
1065       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1066       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1067       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1068     }
1069   else
1070     {
1071       tree name = DECL_NAME (t);
1072       if (name)
1073         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1074                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1075       else
1076         {
1077           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1078           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1079         }
1080     }
1081 }
1082
1083 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1084    The name is built on the obstack.  */
1085
1086 static char *
1087 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1088 {
1089   build_element_name_1 (elt);
1090   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1091   return obstack_finish (&sra_obstack);
1092 }
1093
1094 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1095
1096 static void
1097 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1098 {
1099   struct sra_elt *base_elt;
1100   tree var, base;
1101
1102   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1103     continue;
1104   base = base_elt->element;
1105
1106   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1107   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1108   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1109   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1110   DECL_IGNORED_P (var) = DECL_IGNORED_P (base);
1111
1112   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1113     {
1114       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1115       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1116       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1117     }
1118
1119   if (dump_file)
1120     {
1121       fputs ("  ", dump_file);
1122       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1123       fputs (" -> ", dump_file);
1124       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1125       fputc ('\n', dump_file);
1126     }
1127 }
1128
1129 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1130    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1131
1132    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1133    fields all the way up the tree.  */
1134
1135 static void
1136 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1137                         unsigned int parent_copies)
1138 {
1139   if (dump_file && !elt->parent)
1140     {
1141       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1142       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1143       fputc ('\n', dump_file);
1144     }
1145
1146   if (elt->cannot_scalarize)
1147     return;
1148
1149   if (elt->is_scalar)
1150     {
1151       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1152          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1153       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1154         instantiate_element (elt);
1155     }
1156   else
1157     {
1158       struct sra_elt *c;
1159       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1160       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1161
1162       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1163         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1164     }
1165 }
1166
1167 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1168    We will only care about this if the size of the complete structure
1169    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1170
1171 static unsigned int
1172 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1173 {
1174   if (elt->replacement)
1175     {
1176       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1177       return 1;
1178     }
1179   else
1180     {
1181       struct sra_elt *c;
1182       unsigned int count = 0;
1183
1184       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1185         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1186
1187       return count;
1188     }
1189 }
1190
1191 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1192    children of ELT.  */
1193
1194 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1195
1196 static void
1197 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1198 {
1199   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1200   if (sub->is_scalar)
1201     {
1202       if (sub->replacement == NULL)
1203         instantiate_element (sub);
1204     }
1205   else
1206     instantiate_missing_elements (sub);
1207 }
1208
1209 static void
1210 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1211 {
1212   tree type = elt->type;
1213
1214   switch (TREE_CODE (type))
1215     {
1216     case RECORD_TYPE:
1217       {
1218         tree f;
1219         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1220           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1221             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1222         break;
1223       }
1224
1225     case ARRAY_TYPE:
1226       {
1227         tree i, max, subtype;
1228
1229         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1230         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1231         subtype = TREE_TYPE (type);
1232
1233         while (1)
1234           {
1235             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1236             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1237               break;
1238             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1239           }
1240
1241         break;
1242       }
1243
1244     case COMPLEX_TYPE:
1245       type = TREE_TYPE (type);
1246       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1247       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1248       break;
1249
1250     default:
1251       gcc_unreachable ();
1252     }
1253 }
1254
1255 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1256    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1257    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1258
1259 static bool
1260 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1261 {
1262   struct sra_elt *c;
1263   bool any_inst;
1264
1265   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1266   if (elt->cannot_scalarize)
1267     {
1268       elt->use_block_copy = 1;
1269
1270       if (dump_file)
1271         {
1272           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1273           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1274           fputc ('\n', dump_file);
1275         }
1276
1277       return false;
1278     }
1279
1280   /* Don't decide if we've no uses.  */
1281   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1282     ;
1283
1284   else if (!elt->is_scalar)
1285     {
1286       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1287       bool use_block_copy = true;
1288
1289       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1290          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1291          copies for variable sized structures.  */
1292       if (host_integerp (size_tree, 1))
1293         {
1294           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1295           unsigned int inst_count;
1296           unsigned int max_size;
1297
1298           /* If the sra-max-structure-size parameter is 0, then the
1299              user has not overridden the parameter and we can choose a
1300              sensible default.  */
1301           max_size = SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1302             ? SRA_MAX_STRUCTURE_SIZE
1303             : MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD;
1304
1305           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1306
1307           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only
1308              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1309              If there are a large number of fields then the size of the copy
1310              is much more of a factor.  */
1311
1312           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1313              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1314           if (full_size <= max_size
1315               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1316             use_block_copy = false;
1317           else
1318             {
1319               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1320
1321               if (inst_size * 100 >= full_size * SRA_FIELD_STRUCTURE_RATIO)
1322                 use_block_copy = false;
1323             }
1324
1325           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1326              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1327           if (!use_block_copy
1328               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1329                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1330             use_block_copy = true;
1331         }
1332       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1333
1334       if (dump_file)
1335         {
1336           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1337                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1338           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1339           fputc ('\n', dump_file);
1340         }
1341
1342       if (!use_block_copy)
1343         {
1344           instantiate_missing_elements (elt);
1345           return true;
1346         }
1347     }
1348
1349   any_inst = elt->replacement != NULL;
1350
1351   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1352     any_inst |= decide_block_copy (c);
1353
1354   return any_inst;
1355 }
1356
1357 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1358
1359 static void
1360 decide_instantiations (void)
1361 {
1362   unsigned int i;
1363   bool cleared_any;
1364   struct bitmap_head_def done_head;
1365   bitmap_iterator bi;
1366
1367   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1368      so save up all the bits to clear until the end.  */
1369   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1370   cleared_any = false;
1371
1372   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i, bi)
1373     {
1374       tree var = referenced_var (i);
1375       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1376       if (elt)
1377         {
1378           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1379           if (!decide_block_copy (elt))
1380             elt = NULL;
1381         }
1382       if (!elt)
1383         {
1384           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1385           cleared_any = true;
1386         }
1387     }
1388
1389   if (cleared_any)
1390     {
1391       bitmap_and_compl_into (sra_candidates, &done_head);
1392       bitmap_and_compl_into (needs_copy_in, &done_head);
1393     }
1394   bitmap_clear (&done_head);
1395
1396   if (dump_file)
1397     fputc ('\n', dump_file);
1398 }
1399
1400 \f
1401 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1402
1403 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1404    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1405
1406 static void
1407 mark_all_v_defs (tree stmt)
1408 {
1409   tree sym;
1410   ssa_op_iter iter;
1411
1412   get_stmt_operands (stmt);
1413
1414   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (sym, stmt, iter, SSA_OP_VIRTUAL_DEFS)
1415     {
1416       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1417         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1418       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1419     }
1420 }
1421
1422 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1423
1424 static tree
1425 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1426 {
1427   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1428     {
1429     case RECORD_TYPE:
1430       {
1431         tree field = elt->element;
1432
1433         /* Watch out for compatible records with differing field lists.  */
1434         if (DECL_FIELD_CONTEXT (field) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (base)))
1435           field = find_compatible_field (TREE_TYPE (base), field);
1436
1437         return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, field, NULL);
1438       }
1439
1440     case ARRAY_TYPE:
1441       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1442
1443     case COMPLEX_TYPE:
1444       if (elt->element == integer_zero_node)
1445         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1446       else
1447         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1448
1449     default:
1450       gcc_unreachable ();
1451     }
1452 }
1453
1454 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1455
1456 static tree
1457 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1458 {
1459   if (elt->parent)
1460     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1461   else
1462     return elt->element;
1463 }
1464
1465 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1466    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1467    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1468    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1469
1470 static void
1471 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1472                      tree *list_p)
1473 {
1474   struct sra_elt *c;
1475   tree t;
1476
1477   if (elt->replacement)
1478     {
1479       if (copy_out)
1480         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1481       else
1482         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1483       append_to_statement_list (t, list_p);
1484     }
1485   else
1486     {
1487       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1488         {
1489           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1490           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1491         }
1492     }
1493 }
1494
1495 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1496    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1497    correspondence of instantiated elements.  */
1498
1499 static void
1500 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1501 {
1502   struct sra_elt *dc, *sc;
1503
1504   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1505     {
1506       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1507       gcc_assert (sc);
1508       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1509     }
1510
1511   if (dst->replacement)
1512     {
1513       tree t;
1514
1515       gcc_assert (src->replacement);
1516
1517       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1518                  src->replacement);
1519       append_to_statement_list (t, list_p);
1520     }
1521 }
1522
1523 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1524    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1525    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1526    with generate_element_init.  */
1527
1528 static void
1529 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1530 {
1531   struct sra_elt *c;
1532
1533   if (elt->visited)
1534     {
1535       elt->visited = false;
1536       return;
1537     }
1538
1539   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1540     generate_element_zero (c, list_p);
1541
1542   if (elt->replacement)
1543     {
1544       tree t;
1545
1546       gcc_assert (elt->is_scalar);
1547       t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1548
1549       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1550       append_to_statement_list (t, list_p);
1551     }
1552 }
1553
1554 /* Generate an assignment VAR = INIT, where INIT may need gimplification.
1555    Add the result to *LIST_P.  */
1556
1557 static void
1558 generate_one_element_init (tree var, tree init, tree *list_p)
1559 {
1560   tree stmt;
1561
1562   /* The replacement can be almost arbitrarily complex.  Gimplify.  */
1563   stmt = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, var, init);
1564   gimplify_stmt (&stmt);
1565
1566   /* The replacement can expose previously unreferenced variables.  */
1567   if (TREE_CODE (stmt) == STATEMENT_LIST)
1568     {
1569       tree_stmt_iterator i;
1570       for (i = tsi_start (stmt); !tsi_end_p (i); tsi_next (&i))
1571         find_new_referenced_vars (tsi_stmt_ptr (i));
1572     }
1573   else
1574     find_new_referenced_vars (&stmt);
1575
1576   append_to_statement_list (stmt, list_p);
1577 }
1578
1579 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1580    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1581    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1582    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1583    handle.  */
1584
1585 static bool
1586 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1587 {
1588   bool result = true;
1589   enum tree_code init_code;
1590   struct sra_elt *sub;
1591   tree t;
1592
1593   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1594      conversion, which we strip off here.  */
1595   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1596   init_code = TREE_CODE (init);
1597
1598   if (elt->is_scalar)
1599     {
1600       if (elt->replacement)
1601         {
1602           generate_one_element_init (elt->replacement, init, list_p);
1603           elt->visited = true;
1604         }
1605       return result;
1606     }
1607
1608   switch (init_code)
1609     {
1610     case COMPLEX_CST:
1611     case COMPLEX_EXPR:
1612       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1613         {
1614           if (sub->element == integer_zero_node)
1615             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1616                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1617           else
1618             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1619                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1620           result &= generate_element_init (sub, t, list_p);
1621         }
1622       break;
1623
1624     case CONSTRUCTOR:
1625       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1626         {
1627           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1628           if (sub == NULL)
1629             continue;
1630           result &= generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1631         }
1632       break;
1633
1634     default:
1635       elt->visited = true;
1636       result = false;
1637     }
1638
1639   return result;
1640 }
1641
1642 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1643    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1644    abnormal edges will be ignored.  */
1645
1646 void
1647 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1648 {
1649   edge e;
1650   edge_iterator ei;
1651   bool first_copy;
1652
1653   first_copy = true;
1654   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1655     {
1656       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1657          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1658          be valid through an abnormal edge.  */
1659       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1660         {
1661           if (first_copy)
1662             {
1663               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1664               first_copy = false;
1665             }
1666           else
1667             bsi_insert_on_edge (e, unsave_expr_now (stmt));
1668         }
1669     }
1670 }
1671
1672 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1673
1674 static void
1675 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1676 {
1677   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1678
1679   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1680     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1681   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1682 }
1683
1684 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1685
1686 static void
1687 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1688 {
1689   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1690
1691   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1692     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1693
1694   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1695     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1696   else
1697     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1698 }
1699
1700 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1701
1702 static void
1703 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1704 {
1705   sra_insert_before (bsi, list);
1706   bsi_remove (bsi);
1707   if (bsi_end_p (*bsi))
1708     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1709   else
1710     bsi_prev (bsi);
1711 }
1712
1713 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1714    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1715    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1716
1717 static void
1718 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1719                bool is_output)
1720 {
1721   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1722
1723   if (elt->replacement)
1724     {
1725       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1726          simple as modifying the existing statement in place.  */
1727       if (is_output)
1728         mark_all_v_defs (stmt);
1729       *expr_p = elt->replacement;
1730       modify_stmt (stmt);
1731     }
1732   else
1733     {
1734       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1735          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1736          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1737          load the changed values back into our shadow variables.  */
1738       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1739          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1740          for which the values were last read.  If that number matches the
1741          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1742          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1743          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1744          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1745          processed the blocks in dominator order.  */
1746
1747       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1748       if (list == NULL)
1749         return;
1750       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1751       if (is_output)
1752         sra_insert_after (bsi, list);
1753       else
1754         sra_insert_before (bsi, list);
1755     }
1756 }
1757
1758 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1759    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1760
1761 static void
1762 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1763                 block_stmt_iterator *bsi)
1764 {
1765   tree list, stmt;
1766
1767   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1768     {
1769       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1770       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1771
1772       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1773          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1774       gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR);
1775
1776       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1777       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1778       modify_stmt (stmt);
1779     }
1780   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1781     {
1782       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1783          to the original structure, leave the original assignment
1784          statement (which will perform the block copy), then load the
1785          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1786       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1787          would at least allow those elements that are instantiated in
1788          both structures to be optimized well.  */
1789
1790       list = NULL;
1791       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1792                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1793       if (list)
1794         {
1795           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1796           sra_insert_before (bsi, list);
1797         }
1798
1799       list = NULL;
1800       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1801                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1802       if (list)
1803         sra_insert_after (bsi, list);
1804     }
1805   else
1806     {
1807       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1808          case perform pair-wise element assignments and replace the
1809          original block copy statement.  */
1810
1811       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1812       mark_all_v_defs (stmt);
1813
1814       list = NULL;
1815       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1816       gcc_assert (list);
1817       sra_replace (bsi, list);
1818     }
1819 }
1820
1821 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1822    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1823    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1824    CONSTRUCTOR.  */
1825
1826 static void
1827 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1828 {
1829   bool result = true;
1830   tree list = NULL;
1831
1832   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1833   if (rhs)
1834     {
1835       push_gimplify_context ();
1836       result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1837       pop_gimplify_context (NULL);
1838     }
1839
1840   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1841      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1842   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1843
1844   if (!result)
1845     {
1846       /* If we failed to convert the entire initializer, then we must
1847          leave the structure assignment in place and must load values
1848          from the structure into the slots for which we did not find
1849          constants.  The easiest way to do this is to generate a complete
1850          copy-out, and then follow that with the constant assignments
1851          that we were able to build.  DCE will clean things up.  */
1852       tree list0 = NULL;
1853       generate_copy_inout (lhs_elt, true, generate_element_ref (lhs_elt),
1854                            &list0);
1855       append_to_statement_list (list, &list0);
1856       list = list0;
1857     }
1858
1859   if (lhs_elt->use_block_copy || !result)
1860     {
1861       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1862          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1863          exposes constants to later optimizations.  */
1864       if (list)
1865         {
1866           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1867           sra_insert_after (bsi, list);
1868         }
1869     }
1870   else
1871     {
1872       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1873          replaces the original structure assignment.  */
1874       gcc_assert (list);
1875       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1876       sra_replace (bsi, list);
1877     }
1878 }
1879
1880 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1881    on all INDIRECT_REFs.  */
1882
1883 static tree
1884 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1885 {
1886   tree t = *tp;
1887
1888   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1889     {
1890       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1891       *walk_subtrees = 0;
1892     }
1893   else if (IS_TYPE_OR_DECL_P (t))
1894     *walk_subtrees = 0;
1895
1896   return NULL;
1897 }
1898
1899 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1900    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1901    if ELT is on the left-hand side.  */
1902
1903 static void
1904 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1905                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1906 {
1907   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1908   gcc_assert (!elt->replacement);
1909
1910   if (elt->use_block_copy)
1911     {
1912       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1913          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1914       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1915     }
1916   else
1917     {
1918       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1919          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1920          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1921
1922       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1923
1924       mark_all_v_defs (stmt);
1925       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1926       gcc_assert (list);
1927
1928       /* Preserve EH semantics.  */
1929       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1930         {
1931           tree_stmt_iterator tsi;
1932           tree first;
1933
1934           /* Extract the first statement from LIST.  */
1935           tsi = tsi_start (list);
1936           first = tsi_stmt (tsi);
1937           tsi_delink (&tsi);
1938
1939           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1940           bsi_replace (bsi, first, true);
1941
1942           if (!tsi_end_p (tsi))
1943             {
1944               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1945                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1946                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1947                  iterating over the remaining statements and set
1948                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1949               do
1950                 {
1951                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1952                   tsi_next (&tsi);
1953                 }
1954               while (!tsi_end_p (tsi));
1955
1956               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1957             }
1958         }
1959       else
1960         sra_replace (bsi, list);
1961     }
1962 }
1963
1964 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1965
1966 static void
1967 scalarize_parms (void)
1968 {
1969   tree list = NULL;
1970   unsigned i;
1971   bitmap_iterator bi;
1972
1973   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i, bi)
1974     {
1975       tree var = referenced_var (i);
1976       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1977       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1978     }
1979
1980   if (list)
1981     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1982 }
1983
1984 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1985
1986 static void
1987 scalarize_function (void)
1988 {
1989   static const struct sra_walk_fns fns = {
1990     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1991   };
1992
1993   sra_walk_function (&fns);
1994   scalarize_parms ();
1995   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
1996 }
1997
1998 \f
1999 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
2000
2001 static void
2002 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
2003 {
2004   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
2005     {
2006       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
2007       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2008     }
2009   else
2010     {
2011       if (elt->parent)
2012         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
2013       if (DECL_P (elt->element))
2014         {
2015           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
2016             fputc ('.', f);
2017           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
2018         }
2019       else
2020         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
2021                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
2022     }
2023 }
2024
2025 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
2026
2027 void
2028 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
2029 {
2030   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
2031   fputc ('\n', stderr);
2032 }
2033
2034 /* Main entry point.  */
2035
2036 static void
2037 tree_sra (void)
2038 {
2039   /* Initialize local variables.  */
2040   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
2041   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
2042   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
2043   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2044   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
2045   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
2046
2047   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
2048   if (find_candidates_for_sra ())
2049     {
2050       scan_function ();
2051       decide_instantiations ();
2052       scalarize_function ();
2053     }
2054
2055   /* Free allocated memory.  */
2056   htab_delete (sra_map);
2057   sra_map = NULL;
2058   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
2059   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
2060   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
2061   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
2062   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
2063 }
2064
2065 static bool
2066 gate_sra (void)
2067 {
2068   return flag_tree_sra != 0;
2069 }
2070
2071 struct tree_opt_pass pass_sra =
2072 {
2073   "sra",                                /* name */
2074   gate_sra,                             /* gate */
2075   tree_sra,                             /* execute */
2076   NULL,                                 /* sub */
2077   NULL,                                 /* next */
2078   0,                                    /* static_pass_number */
2079   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2080   PROP_cfg | PROP_ssa | PROP_alias,     /* properties_required */
2081   0,                                    /* properties_provided */
2082   0,                                    /* properties_destroyed */
2083   0,                                    /* todo_flags_start */
2084   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2085     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa,  /* todo_flags_finish */
2086   0                                     /* letter */
2087 };