OSDN Git Service

PR tree-optimization/16341
[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
52
53 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
54    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
55    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger 
56    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
57    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
58
59    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
60    be the purvey of a load-store motion pass.
61
62    The optimization proceeds in phases:
63
64      (1) Identify variables that have types that are candidates for
65          decomposition.
66
67      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
68          In particular we're interested in the number of times a variable
69          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
70          a variable (or member) is copied.
71
72      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
73
74      (4) Scan the function making replacements.
75 */
76
77
78 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
79 static bitmap sra_candidates;
80
81 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
82    beginning of the function.  */
83 static bitmap needs_copy_in;
84
85 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
86 static bitmap sra_type_decomp_cache;
87 static bitmap sra_type_inst_cache;
88
89 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
90    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
91 struct sra_elt
92 {
93   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
94   struct sra_elt *parent;
95   struct sra_elt *children;
96   struct sra_elt *sibling;
97
98   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
99      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
100      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
101      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
102      complex number, this is a zero or one.  */
103   tree element;
104
105   /* The type of the element.  */
106   tree type;
107
108   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
109   tree replacement;
110
111   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
112      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
113   unsigned int n_uses;
114
115   /* The number of times the element is copied to or from another
116      scalarizable element.  */
117   unsigned int n_copies;
118
119   /* True if TYPE is scalar.  */
120   bool is_scalar;
121
122   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
123      such as non-constant indexing.  */
124   bool cannot_scalarize;
125
126   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
127      should happen via memcpy and not per-element.  */
128   bool use_block_copy;
129
130   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
131   bool visited;
132 };
133
134 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
135    This prevents quadratic behaviour, and allows SRA to function
136    reasonably on larger records.  */
137 static htab_t sra_map;
138
139 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
140 static struct obstack sra_obstack;
141
142 /* Debugging functions.  */
143 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
144 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
145
146 \f
147 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
148
149 static bool
150 is_sra_candidate_decl (tree decl)
151 {
152   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
153 }
154
155 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
156
157 static bool
158 is_sra_scalar_type (tree type)
159 {
160   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
161   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
162           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
163           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
164           || code == REFERENCE_TYPE);
165 }
166
167 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
168
169    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
170    instantiated, just that if we decide to break up the type into
171    separate pieces that it can be done.  */
172
173 static bool
174 type_can_be_decomposed_p (tree type)
175 {
176   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
177   tree t;
178
179   /* Avoid searching the same type twice.  */
180   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
181     return true;
182   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
183     return false;
184
185   /* The type must have a definite non-zero size.  */
186   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
187     goto fail;
188
189   /* The type must be a non-union aggregate.  */
190   switch (TREE_CODE (type))
191     {
192     case RECORD_TYPE:
193       {
194         bool saw_one_field = false;
195
196         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
197           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
198             {
199               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
200               if (DECL_BIT_FIELD (t)
201                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
202                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
203                 goto fail;
204
205               saw_one_field = true;
206             }
207
208         /* Record types must have at least one field.  */
209         if (!saw_one_field)
210           goto fail;
211       }
212       break;
213
214     case ARRAY_TYPE:
215       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
216       t = TYPE_DOMAIN (type);
217       if (t == NULL)
218         goto fail;
219       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
220         goto fail;
221       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
222         goto fail;
223       break;
224
225     case COMPLEX_TYPE:
226       break;
227
228     default:
229       goto fail;
230     }
231
232   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
233   return true;
234
235  fail:
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
237   return false;
238 }
239
240 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
241    (though not necessarily scalar) variables.  */
242
243 static bool
244 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
245 {
246   /* Early out for scalars.  */
247   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
248     return false;
249
250   /* The variable must not be aliased.  */
251   if (!is_gimple_non_addressable (var))
252     {
253       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
254         {
255           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
256           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
257           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
258         }
259       return false;
260     }
261
262   /* The variable must not be volatile.  */
263   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
264     {
265       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
266         {
267           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
268           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
269           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
270         }
271       return false;
272     }
273
274   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
275   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
276     {
277       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
278         {
279           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
280           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
281           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
282         }
283       return false;
284     }
285
286   return true;
287 }
288
289 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
290
291 static bool
292 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
293 {
294   if (is_sra_scalar_type (type))
295     return true;
296   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
297     return false;
298
299   switch (TREE_CODE (type))
300     {
301     case RECORD_TYPE:
302       {
303         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
304         tree f;
305
306         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
307           return true;
308         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
309           return false;
310
311         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
312           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
313             {
314               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
315                 {
316                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
317                   return false;
318                 }
319             }
320
321         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
322         return true;
323       }
324
325     case ARRAY_TYPE:
326       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
327
328     case COMPLEX_TYPE:
329       return true;
330
331     default:
332       abort ();
333     }
334 }
335
336 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
337
338 static bool
339 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
340 {
341   struct sra_elt *c;
342
343   if (elt->cannot_scalarize)
344     return false;
345
346   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
347     if (!can_completely_scalarize_p (c))
348       return false;
349
350   return true;
351 }
352
353 \f
354 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
355    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
356
357 static hashval_t
358 sra_hash_tree (tree t)
359 {
360   switch (TREE_CODE (t))
361     {
362     case VAR_DECL:
363     case PARM_DECL:
364     case RESULT_DECL:
365     case FIELD_DECL:
366       return DECL_UID (t);
367     case INTEGER_CST:
368       return TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
369     default:
370       abort ();
371     }
372 }
373
374 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
375
376 static hashval_t
377 sra_elt_hash (const void *x)
378 {
379   const struct sra_elt *e = x;
380   const struct sra_elt *p;
381   hashval_t h;
382
383   h = sra_hash_tree (e->element);
384
385   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
386      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
387      truely identify this as a performance problem, it should work to
388      hash the pointer value "e->parent".  */
389   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
390     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
391
392   return h;
393 }
394   
395 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
396
397 static int
398 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
399 {
400   const struct sra_elt *a = x;
401   const struct sra_elt *b = y;
402
403   if (a->parent != b->parent)
404     return false;
405
406   /* All the field/decl stuff is unique.  */
407   if (a->element == b->element)
408     return true;
409
410   /* The only thing left is integer equality.  */
411   if (TREE_CODE (a->element) == INTEGER_CST
412       && TREE_CODE (b->element) == INTEGER_CST)
413     return tree_int_cst_equal (a->element, b->element);
414   else
415     return false;
416 }
417
418 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
419    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
420
421 static struct sra_elt *
422 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
423                 enum insert_option insert)
424 {
425   struct sra_elt dummy;
426   struct sra_elt **slot;
427   struct sra_elt *elt;
428
429   dummy.parent = parent;
430   dummy.element = child;
431
432   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
433   if (!slot && insert == NO_INSERT)
434     return NULL;
435
436   elt = *slot;
437   if (!elt && insert == INSERT)
438     {
439       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
440       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
441
442       elt->parent = parent;
443       elt->element = child;
444       elt->type = type;
445       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
446
447       if (parent)
448         {
449           elt->sibling = parent->children;
450           parent->children = elt;
451         }
452
453       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
454          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
455       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
456         {
457           elt->n_copies = 1;
458           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
459         }
460     }
461
462   return elt;
463 }
464
465 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
466
467 static bool
468 is_valid_const_index (tree expr)
469 {
470   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
471
472   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
473     return false;
474
475   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
476
477      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
478      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
479      cases, since they'll be referring to objects that we should have
480      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
481
482   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
483   if (dom == NULL)
484     return false;
485
486   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
487   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
488     return false;
489   if (tree_int_cst_lt (index, t))
490     return false;
491
492   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
493   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
494     return false;
495   if (tree_int_cst_lt (t, index))
496     return false;
497
498   return true;
499 }
500
501 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression 
502    refers to a scalarizable variable.  */
503
504 static struct sra_elt *
505 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
506 {
507   struct sra_elt *elt;
508   tree child;
509
510   switch (TREE_CODE (expr))
511     {
512     case VAR_DECL:
513     case PARM_DECL:
514     case RESULT_DECL:
515       if (is_sra_candidate_decl (expr))
516         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
517       return NULL;
518
519     case ARRAY_REF:
520       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
521       if (is_valid_const_index (expr))
522         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
523       else
524         return NULL;
525       break;
526
527     case COMPONENT_REF:
528       /* Don't look through unions.  */
529       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
530         return NULL;
531       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
532       break;
533
534     case REALPART_EXPR:
535       child = integer_zero_node;
536       break;
537     case IMAGPART_EXPR:
538       child = integer_one_node;
539       break;
540
541     default:
542       return NULL;
543     }
544
545   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
546   if (elt)
547     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
548   return NULL;
549 }
550
551 \f
552 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
553    references, and categorize them.  */
554
555 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
556    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
557    pointing to the statement being processed.  */
558 struct sra_walk_fns
559 {
560   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
561      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
562      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
563      is a left-hand-side reference.  */
564   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
565                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
566
567   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
568   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
569                 block_stmt_iterator *bsi);
570
571   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
572      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
573   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
574
575   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
576      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
577      is on the left-hand side.  */
578   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
579                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
580
581   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
582   /* ??? This is a hack.  */
583   bool initial_scan;
584 };
585
586 #ifdef ENABLE_CHECKING
587 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains an candidate decl, return it.  */
588
589 static tree
590 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
591                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
592 {
593   tree t = *tp;
594   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
595
596   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
597     {
598       *walk_subtrees = 0;
599       if (is_sra_candidate_decl (t))
600         return t;
601     }
602   else if (TYPE_P (t))
603     *walk_subtrees = 0;
604
605   return NULL;
606 }
607 #endif
608
609 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
610    If we find one, invoke FNS->USE.  */
611
612 static void
613 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
614                const struct sra_walk_fns *fns)
615 {
616   tree expr = *expr_p;
617   tree inner = expr;
618   bool disable_scalarization = false;
619
620   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
621      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
622      are references that we can scalarize.  If we come across something that
623      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
624      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
625
626   while (1)
627     switch (TREE_CODE (inner))
628       {
629       case VAR_DECL:
630       case PARM_DECL:
631       case RESULT_DECL:
632         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
633         if (is_sra_candidate_decl (inner))
634           {
635             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
636             if (disable_scalarization)
637               elt->cannot_scalarize = true;
638             else
639               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
640           }
641         return;
642
643       case ARRAY_REF:
644         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
645            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
646            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
647            index reference inside a loop being overridden by several constant
648            index references during loop setup.  It's possible that this could
649            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
650            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth 
651            the effort.  */
652         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
653            without duplicating too much code.  */
654         if (!is_valid_const_index (inner))
655           {
656             disable_scalarization = true;
657             goto use_all;
658           }
659         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
660            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
661         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
662           goto use_all;
663         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
664         break;
665
666       case COMPONENT_REF:
667         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
668            entire union.  */
669         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
670           goto use_all;
671         /* ??? See above re non-constant stride.  */
672         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
673           goto use_all;
674         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
675         break;
676
677       case REALPART_EXPR:
678       case IMAGPART_EXPR:
679         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
680         break;
681
682       case BIT_FIELD_REF:
683         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
684            is not currently scalarized.  Consider this an access to the 
685            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
686         goto use_all;
687
688       case ARRAY_RANGE_REF:
689         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
690            means that the canonical element names that we have won't work.  */
691         goto use_all;
692
693       case VIEW_CONVERT_EXPR:
694       case NOP_EXPR:
695         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
696            type other than the one we've scalarized.  */
697         goto use_all;
698
699       use_all:
700         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
701         inner = expr = *expr_p;
702         break;
703
704       default:
705 #ifdef ENABLE_CHECKING
706         /* Validate that we're not missing any references.  */
707         if (walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL))
708           abort ();
709 #endif
710         return;
711       }
712 }
713
714 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
715    If we find one, invoke FNS->USE.  */
716
717 static void
718 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
719                     const struct sra_walk_fns *fns)
720 {
721   tree op;
722   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
723     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
724 }
725
726 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
727    If we find one, invoke FNS->USE.  */
728
729 static void
730 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
731                     const struct sra_walk_fns *fns)
732 {
733   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
734 }
735
736 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
737    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
738
739 static void
740 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
741                    const struct sra_walk_fns *fns)
742 {
743   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
744   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
745 }
746
747 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
748
749 static void
750 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
751                       const struct sra_walk_fns *fns)
752 {
753   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
754   tree lhs, rhs;
755
756   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
757   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
758   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
759   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
760
761   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
762   if (lhs_elt && rhs_elt)
763     {
764       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
765       return;
766     }
767
768   if (lhs_elt)
769     {
770       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
771          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
772       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
773           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
774           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
775         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
776
777       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
778          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
779       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
780                && TREE_STATIC (rhs)
781                && TREE_READONLY (rhs)
782                && targetm.binds_local_p (rhs))
783         {
784           if (DECL_INITIAL (rhs) != error_mark_node)
785             fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
786         }
787
788       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
789          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
790          the result of a function call.  Which would result in trying to call
791          the function multiple times, and other evil things.  */
792       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addr_expr_arg (rhs))
793         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
794         
795       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
796          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
797       else
798         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
799     }
800   else
801     {
802       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
803          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
804          variables within, which implies a USE.  */
805       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
806     }
807
808   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
809      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
810   if (rhs_elt)
811     {
812       if (!rhs_elt->is_scalar)
813         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
814       else
815         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
816     }
817   else if (TREE_CODE (rhs) == CALL_EXPR)
818     sra_walk_call_expr (rhs, bsi, fns);
819   else
820     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
821 }
822
823 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
824    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
825    scalarizable variables.  */
826
827 static void
828 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
829 {
830   basic_block bb;
831   block_stmt_iterator si, ni;
832
833   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
834      dominator tree order.  */
835
836   FOR_EACH_BB (bb)
837     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
838       {
839         tree stmt, t;
840         stmt_ann_t ann;
841
842         stmt = bsi_stmt (si);
843         ann = stmt_ann (stmt);
844
845         ni = si;
846         bsi_next (&ni);
847
848         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
849            make any structure references that we care about.  */
850         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
851             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
852             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
853           continue;
854
855         switch (TREE_CODE (stmt))
856           {
857           case RETURN_EXPR:
858             /* If we have "return <retval>" then the return value is
859                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
860                force all the components back in place for the return.
861
862                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
863                a type that gets returned in registers in this ABI, and
864                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
865                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
866
867             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
868             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
869               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
870             else
871               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
872             break;
873
874           case MODIFY_EXPR:
875             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
876             break;
877           case CALL_EXPR:
878             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
879             break;
880           case ASM_EXPR:
881             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
882             break;
883
884           default:
885             break;
886           }
887       }
888 }
889 \f
890 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
891    structures that could be decomposed.  */
892
893 static bool
894 find_candidates_for_sra (void)
895 {
896   size_t i;
897   bool any_set = false;
898
899   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
900     {
901       tree var = referenced_var (i);
902       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
903         {
904           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
905           any_set = true;
906         }
907     }
908  
909   return any_set;
910 }
911
912 \f
913 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
914    number of times they are used or copied respectively.  */
915
916 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
917    considered a copy, because we can decompose the reference such that
918    the sub-elements needn't be contiguous.  */
919
920 static void
921 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
922           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
923           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
924 {
925   elt->n_uses += 1;
926 }
927
928 static void
929 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
930            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
931 {
932   lhs_elt->n_copies += 1;
933   rhs_elt->n_copies += 1;
934 }
935
936 static void
937 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
938            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
939 {
940   lhs_elt->n_copies += 1;
941 }
942
943 static void
944 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
945            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
946            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
947 {
948   elt->n_copies += 1;
949 }
950
951 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
952
953 static void
954 scan_dump (struct sra_elt *elt)
955 {
956   struct sra_elt *c;
957
958   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
959   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
960
961   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
962     scan_dump (c);
963 }
964
965 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
966    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
967
968 static void
969 scan_function (void)
970 {
971   static const struct sra_walk_fns fns = {
972     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
973   };
974
975   sra_walk_function (&fns);
976
977   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
978     {
979       size_t i;
980
981       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
982       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
983         {
984           tree var = referenced_var (i);
985           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
986           if (elt)
987             scan_dump (elt);
988         });
989       fputc ('\n', dump_file);
990     }
991 }
992 \f
993 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
994    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
995
996 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
997    name on the obstack.  */
998
999 static void
1000 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1001 {
1002   tree t;
1003   char buffer[32];
1004
1005   if (elt->parent)
1006     {
1007       build_element_name_1 (elt->parent);
1008       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1009
1010       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1011         {
1012           if (elt->element == integer_zero_node)
1013             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1014           else
1015             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1016           return;
1017         }
1018     }
1019
1020   t = elt->element;
1021   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1022     {
1023       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1024       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1025       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1026     }
1027   else
1028     {
1029       tree name = DECL_NAME (t);
1030       if (name)
1031         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1032                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1033       else
1034         {
1035           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1036           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1037         }
1038     }
1039 }
1040
1041 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1042    The name is built on the obstack.  */
1043
1044 static char *
1045 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1046 {
1047   build_element_name_1 (elt);
1048   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1049   return obstack_finish (&sra_obstack);
1050 }
1051
1052 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1053
1054 static void
1055 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1056 {
1057   struct sra_elt *base_elt;
1058   tree var, base;
1059
1060   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1061     continue;
1062   base = base_elt->element;
1063
1064   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1065   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1066   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1067   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1068
1069   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1070     {
1071       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1072       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1073       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1074     }
1075
1076   if (dump_file)
1077     {
1078       fputs ("  ", dump_file);
1079       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1080       fputs (" -> ", dump_file);
1081       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1082       fputc ('\n', dump_file);
1083     }
1084 }
1085
1086 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1087    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1088
1089    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1090    fields all the way up the tree.  */
1091
1092 static void
1093 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1094                         unsigned int parent_copies)
1095 {
1096   if (dump_file && !elt->parent)
1097     {
1098       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1099       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1100       fputc ('\n', dump_file);
1101     }
1102
1103   if (elt->cannot_scalarize)
1104     return;
1105
1106   if (elt->is_scalar)
1107     {
1108       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1109          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1110       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1111         instantiate_element (elt);
1112     }
1113   else
1114     {
1115       struct sra_elt *c;
1116       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1117       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1118
1119       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1120         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1121     }
1122 }
1123
1124 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1125    We will only care about this if the size of the complete structure
1126    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1127
1128 static unsigned int
1129 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1130 {
1131   if (elt->replacement)
1132     {
1133       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1134       return 1;
1135     }
1136   else
1137     {
1138       struct sra_elt *c;
1139       unsigned int count = 0;
1140
1141       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1142         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1143
1144       return count;
1145     }
1146 }
1147
1148 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1149    children of ELT.  */
1150
1151 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1152
1153 static void
1154 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1155 {
1156   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1157   if (sub->is_scalar)
1158     {
1159       if (sub->replacement == NULL)
1160         instantiate_element (sub);
1161     }
1162   else
1163     instantiate_missing_elements (sub);
1164 }
1165
1166 static void
1167 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1168 {
1169   tree type = elt->type;
1170
1171   switch (TREE_CODE (type))
1172     {
1173     case RECORD_TYPE:
1174       {
1175         tree f;
1176         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1177           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1178             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1179         break;
1180       }
1181
1182     case ARRAY_TYPE:
1183       {
1184         tree i, max, subtype;
1185
1186         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1187         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1188         subtype = TREE_TYPE (type);
1189
1190         while (1)
1191           {
1192             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1193             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1194               break;
1195             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1196           }
1197
1198         break;
1199       }
1200
1201     case COMPLEX_TYPE:
1202       type = TREE_TYPE (type);
1203       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1204       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1205       break;
1206
1207     default:
1208       abort ();
1209     }
1210 }
1211
1212 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1213    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1214    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1215
1216 static bool
1217 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1218 {
1219   struct sra_elt *c;
1220   bool any_inst;
1221
1222   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1223   if (elt->cannot_scalarize)
1224     {
1225       elt->use_block_copy = 1;
1226
1227       if (dump_file)
1228         {
1229           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1230           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1231           fputc ('\n', dump_file);
1232         }
1233
1234       return false;
1235     }
1236
1237   /* Don't decide if we've no uses.  */
1238   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1239     ;
1240
1241   else if (!elt->is_scalar)
1242     {
1243       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1244       bool use_block_copy = true;
1245
1246       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1247          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1248          copies for variable sized structures.  */
1249       if (host_integerp (size_tree, 1))
1250         {
1251           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1252           unsigned int inst_count;
1253
1254           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1255
1256           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only 
1257              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1258              If there are a large number of fields then the size of the copy
1259              is much more of a factor.  */
1260
1261           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1262              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1263           if (full_size <= (unsigned) MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD
1264               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1265             use_block_copy = false;
1266           else
1267             {
1268               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1269
1270               if (inst_size * 4 >= full_size * 3)
1271                 use_block_copy = false;
1272             }
1273
1274           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1275              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1276           if (!use_block_copy
1277               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1278                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1279             use_block_copy = true;
1280         }
1281       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1282
1283       if (dump_file)
1284         {
1285           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1286                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1287           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1288           fputc ('\n', dump_file);
1289         }
1290
1291       if (!use_block_copy)
1292         {
1293           instantiate_missing_elements (elt);
1294           return true;
1295         }
1296     }
1297
1298   any_inst = elt->replacement != NULL;
1299
1300   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1301     any_inst |= decide_block_copy (c);
1302
1303   return any_inst;
1304 }
1305
1306 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1307
1308 static void
1309 decide_instantiations (void)
1310 {
1311   unsigned int i;
1312   bool cleared_any;
1313   struct bitmap_head_def done_head;
1314
1315   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1316      so save up all the bits to clear until the end.  */
1317   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1318   cleared_any = false;
1319
1320   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1321     {
1322       tree var = referenced_var (i);
1323       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1324       if (elt)
1325         {
1326           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1327           if (!decide_block_copy (elt))
1328             elt = NULL;
1329         }
1330       if (!elt)
1331         {
1332           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1333           cleared_any = true;
1334         }
1335     });
1336
1337   if (cleared_any)
1338     {
1339       bitmap_operation (sra_candidates, sra_candidates, &done_head, 
1340                         BITMAP_AND_COMPL);
1341       bitmap_operation (needs_copy_in, needs_copy_in, &done_head, 
1342                         BITMAP_AND_COMPL);
1343     }
1344   bitmap_clear (&done_head);
1345
1346   if (dump_file)
1347     fputc ('\n', dump_file);
1348 }
1349
1350 \f
1351 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1352
1353 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1354    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1355
1356 static void
1357 mark_all_v_defs (tree stmt)
1358 {
1359   v_may_def_optype v_may_defs;
1360   v_must_def_optype v_must_defs;
1361   size_t i, n;
1362
1363   get_stmt_operands (stmt);
1364
1365   v_may_defs = V_MAY_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1366   n = NUM_V_MAY_DEFS (v_may_defs);
1367   for (i = 0; i < n; i++)
1368     {
1369       tree sym = V_MAY_DEF_RESULT (v_may_defs, i);
1370       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1371         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1372       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1373     }
1374
1375   v_must_defs = V_MUST_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1376   n = NUM_V_MUST_DEFS (v_must_defs);
1377   for (i = 0; i < n; i++)
1378     {
1379       tree sym = V_MUST_DEF_OP (v_must_defs, i);
1380       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1381         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1382       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1383     }
1384 }
1385
1386 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1387
1388 static tree
1389 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1390 {
1391   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1392     {
1393     case RECORD_TYPE:
1394       return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, elt->element, NULL);
1395
1396     case ARRAY_TYPE:
1397       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1398
1399     case COMPLEX_TYPE:
1400       if (elt->element == integer_zero_node)
1401         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1402       else
1403         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1404
1405     default:
1406       abort ();
1407     }
1408 }
1409
1410 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1411
1412 static tree
1413 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1414 {
1415   if (elt->parent)
1416     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1417   else
1418     return elt->element;
1419 }
1420
1421 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1422    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1423    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1424    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1425
1426 static void
1427 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1428                      tree *list_p)
1429 {
1430   struct sra_elt *c;
1431   tree t;
1432
1433   if (elt->replacement)
1434     {
1435       if (copy_out)
1436         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1437       else
1438         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1439       append_to_statement_list (t, list_p);
1440     }
1441   else
1442     {
1443       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1444         {
1445           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1446           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1447         }
1448     }
1449 }
1450
1451 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1452    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1453    correspondence of instantiated elements.  */
1454
1455 static void
1456 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1457 {
1458   struct sra_elt *dc, *sc;
1459
1460   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1461     {
1462       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1463       if (sc == NULL)
1464         abort ();
1465       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1466     }
1467
1468   if (dst->replacement)
1469     {
1470       tree t;
1471
1472       if (src->replacement == NULL)
1473         abort ();
1474
1475       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1476                  src->replacement);
1477       append_to_statement_list (t, list_p);
1478     }
1479 }
1480
1481 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1482    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1483    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1484    with generate_element_init.  */
1485
1486 static void
1487 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1488 {
1489   struct sra_elt *c;
1490
1491   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1492     generate_element_zero (c, list_p);
1493
1494   if (elt->visited)
1495     elt->visited = false;
1496   else if (elt->replacement)
1497     {
1498       tree t;
1499
1500       if (elt->is_scalar)
1501         t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1502       else
1503         /* We generated a replacement for a non-scalar?  */
1504         abort ();
1505
1506       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1507       append_to_statement_list (t, list_p);
1508     }
1509 }
1510
1511 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1512    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1513    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1514    generate_element_zero.  */
1515
1516 static void
1517 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1518 {
1519   enum tree_code init_code;
1520   struct sra_elt *sub;
1521   tree t;
1522
1523   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1524   init_code = TREE_CODE (init);
1525
1526   if (elt->is_scalar)
1527     {
1528       if (elt->replacement)
1529         {
1530           t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, init);
1531           append_to_statement_list (t, list_p);
1532           elt->visited = true;
1533         }
1534       return;
1535     }
1536
1537   switch (init_code)
1538     {
1539     case COMPLEX_CST:
1540     case COMPLEX_EXPR:
1541       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1542         {
1543           if (sub->element == integer_zero_node)
1544             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1545                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1546           else
1547             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1548                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1549           generate_element_init (sub, t, list_p);
1550         }
1551       break;
1552
1553     case CONSTRUCTOR:
1554       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1555         {
1556           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1557           if (sub == NULL)
1558             continue;
1559           generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1560         }
1561       break;
1562
1563     default:
1564       abort ();
1565     }
1566 }
1567
1568 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1569    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1570    abnormal edges will be ignored.  */
1571
1572 void
1573 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1574 {
1575   edge e;
1576   bool first_copy;
1577
1578   first_copy = true;
1579   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1580     {
1581       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1582          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1583          be valid through an abnormal edge.  */
1584       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1585         {
1586           if (first_copy)
1587             {
1588               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1589               first_copy = false;
1590             }
1591           else
1592             bsi_insert_on_edge (e, lhd_unsave_expr_now (stmt));
1593         }
1594     }
1595 }
1596
1597 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1598
1599 static void
1600 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1601 {
1602   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1603
1604   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1605     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1606   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1607 }
1608
1609 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1610
1611 static void
1612 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1613 {
1614   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1615
1616   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1617     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1618
1619   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1620     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1621   else
1622     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1623 }
1624
1625 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1626
1627 static void
1628 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1629 {
1630   sra_insert_before (bsi, list);
1631   bsi_remove (bsi);
1632   if (bsi_end_p (*bsi))
1633     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1634   else
1635     bsi_prev (bsi);
1636 }
1637
1638 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1639    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1640    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1641
1642 static void
1643 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1644                bool is_output)
1645 {
1646   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1647
1648   if (elt->replacement)
1649     {
1650       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1651          simple as modifying the existing statement in place.  */
1652       if (is_output)
1653         mark_all_v_defs (stmt);
1654       *expr_p = elt->replacement;
1655       modify_stmt (stmt);
1656     }
1657   else
1658     {
1659       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1660          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1661          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1662          load the changed values back into our shadow variables.  */
1663       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1664          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1665          for which the values were last read.  If that number matches the
1666          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1667          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1668          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1669          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1670          processed the blocks in dominator order.  */
1671
1672       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1673       if (list == NULL)
1674         return;
1675       if (is_output)
1676         {
1677           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1678           sra_insert_after (bsi, list);
1679         }
1680       else
1681         sra_insert_before (bsi, list);
1682     }
1683 }
1684
1685 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1686    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1687
1688 static void
1689 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1690                 block_stmt_iterator *bsi)
1691 {
1692   tree list, stmt;
1693
1694   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1695     {
1696       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1697       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1698
1699 #ifdef ENABLE_CHECKING
1700       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1701          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1702       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1703         abort ();
1704 #endif
1705
1706       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1707       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1708       modify_stmt (stmt);
1709     }
1710   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1711     {
1712       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1713          to the original structure, leave the original assignment 
1714          statement (which will perform the block copy), then load the
1715          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1716       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1717          would at least allow those elements that are instantiated in
1718          both structures to be optimized well.  */
1719
1720       list = NULL;
1721       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1722                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1723       if (list)
1724         {
1725           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1726           sra_insert_before (bsi, list);
1727         }
1728
1729       list = NULL;
1730       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1731                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1732       if (list)
1733         sra_insert_after (bsi, list);
1734     }
1735   else
1736     {
1737       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1738          case perform pair-wise element assignments and replace the
1739          original block copy statement.  */
1740
1741       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1742       mark_all_v_defs (stmt);
1743
1744       list = NULL;
1745       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1746       if (list == NULL)
1747         abort ();
1748       sra_replace (bsi, list);
1749     }
1750 }
1751
1752 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1753    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1754    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1755    CONSTRUCTOR.  */
1756
1757 static void
1758 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1759 {
1760   tree list = NULL;
1761
1762   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1763   if (rhs)
1764     generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1765
1766   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1767      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1768   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1769   if (list == NULL)
1770     return;
1771
1772   if (lhs_elt->use_block_copy)
1773     {
1774       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1775          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1776          exposes constants to later optimizations.  */
1777       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1778       sra_insert_after (bsi, list);
1779     }
1780   else
1781     {
1782       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1783          replaces the original structure assignment.  */
1784       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1785       sra_replace (bsi, list);
1786     }
1787 }
1788
1789 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1790    on all INDIRECT_REFs.  */
1791
1792 static tree
1793 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1794 {
1795   tree t = *tp;
1796
1797   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1798     {
1799       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1800       *walk_subtrees = 0;
1801     }
1802   else if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1803     *walk_subtrees = 0;
1804
1805   return NULL;
1806 }
1807
1808 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1809    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1810    if ELT is on the left-hand side.  */
1811
1812 static void
1813 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1814                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1815 {
1816   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1817   if (elt->replacement)
1818     abort ();
1819
1820   if (elt->use_block_copy)
1821     {
1822       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1823          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1824       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1825     }
1826   else
1827     {
1828       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1829          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1830          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1831
1832       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1833
1834       mark_all_v_defs (stmt);
1835       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1836       if (list == NULL)
1837         abort ();
1838
1839       /* Preserve EH semantics.  */
1840       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1841         {
1842           tree_stmt_iterator tsi;
1843           tree first;
1844
1845           /* Extract the first statement from LIST.  */
1846           tsi = tsi_start (list);
1847           first = tsi_stmt (tsi);
1848           tsi_delink (&tsi);
1849
1850           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1851           bsi_replace (bsi, first, true);
1852           
1853           if (!tsi_end_p (tsi))
1854             {
1855               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1856                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1857                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1858                  iterating over the remaining statements and set
1859                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1860               do
1861                 {
1862                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1863                   tsi_next (&tsi);
1864                 }
1865               while (!tsi_end_p (tsi));
1866
1867               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1868             }
1869         }
1870       else
1871         sra_replace (bsi, list);
1872     }
1873 }
1874
1875 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1876
1877 static void
1878 scalarize_parms (void)
1879 {
1880   tree list = NULL;
1881   size_t i;
1882
1883   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i,
1884     { 
1885       tree var = referenced_var (i);
1886       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1887       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1888     });
1889
1890   if (list)
1891     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1892 }
1893
1894 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1895
1896 static void
1897 scalarize_function (void)
1898 {
1899   static const struct sra_walk_fns fns = {
1900     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1901   };
1902
1903   sra_walk_function (&fns);
1904   scalarize_parms ();
1905   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
1906 }
1907
1908 \f
1909 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
1910
1911 static void
1912 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
1913 {
1914   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1915     {
1916       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
1917       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1918     }
1919   else
1920     {
1921       if (elt->parent)
1922         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1923       if (DECL_P (elt->element))
1924         {
1925           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
1926             fputc ('.', f);
1927           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
1928         }
1929       else
1930         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
1931                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
1932     }
1933 }
1934
1935 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
1936
1937 void
1938 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
1939 {
1940   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
1941   fputc ('\n', stderr);
1942 }
1943
1944 /* Main entry point.  */
1945
1946 static void
1947 tree_sra (void)
1948 {
1949   /* Initialize local variables.  */
1950   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
1951   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
1952   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
1953   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1954   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1955   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
1956
1957   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
1958   if (find_candidates_for_sra ())
1959     {
1960       scan_function ();
1961       decide_instantiations ();
1962       scalarize_function ();
1963     }
1964
1965   /* Free allocated memory.  */
1966   htab_delete (sra_map);
1967   sra_map = NULL;
1968   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
1969   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
1970   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
1971   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
1972   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
1973 }
1974
1975 static bool
1976 gate_sra (void)
1977 {
1978   return flag_tree_sra != 0;
1979 }
1980
1981 struct tree_opt_pass pass_sra = 
1982 {
1983   "sra",                                /* name */
1984   gate_sra,                             /* gate */
1985   tree_sra,                             /* execute */
1986   NULL,                                 /* sub */
1987   NULL,                                 /* next */
1988   0,                                    /* static_pass_number */
1989   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
1990   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
1991   0,                                    /* properties_provided */
1992   0,                                    /* properties_destroyed */
1993   0,                                    /* todo_flags_start */
1994   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
1995     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa  /* todo_flags_finish */
1996 };