OSDN Git Service

* g++.dg/cdce3.C: Require c99 runtime.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-alias.c
1 /* Alias analysis for trees.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify
8 it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
10 any later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful,
13 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 GNU General Public License for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "rtl.h"
27 #include "tm_p.h"
28 #include "hard-reg-set.h"
29 #include "basic-block.h"
30 #include "timevar.h"
31 #include "expr.h"
32 #include "ggc.h"
33 #include "langhooks.h"
34 #include "flags.h"
35 #include "function.h"
36 #include "diagnostic.h"
37 #include "tree-dump.h"
38 #include "gimple.h"
39 #include "tree-flow.h"
40 #include "tree-inline.h"
41 #include "tree-pass.h"
42 #include "tree-ssa-structalias.h"
43 #include "convert.h"
44 #include "params.h"
45 #include "ipa-type-escape.h"
46 #include "vec.h"
47 #include "bitmap.h"
48 #include "vecprim.h"
49 #include "pointer-set.h"
50 #include "alloc-pool.h"
51
52 /* Broad overview of how aliasing works:
53    
54    First we compute points-to sets, which is done in
55    tree-ssa-structalias.c
56       
57    During points-to set constraint finding, a bunch of little bits of
58    information is collected.
59    This is not done because it is necessary for points-to, but because
60    points-to has to walk every statement anyway.  The function performing
61    this collecting is update_alias_info.
62
63    Bits update_alias_info collects include:
64    1. Directly escaping variables and variables whose value escapes
65    (using is_escape_site).  This is the set of variables and values that
66    escape prior to transitive closure of the clobbers.
67    2.  The set of variables dereferenced on the LHS (into
68    dereferenced_ptr_stores) 
69    3. The set of variables dereferenced on the RHS (into
70    dereferenced_ptr_loads) 
71    4. The set of all pointers we saw.
72    5. The number of loads and stores for each variable
73    6. The number of statements touching memory
74    7. The set of address taken variables.
75    
76    
77    #1 is computed by a combination of is_escape_site, and counting the
78    number of uses/deref operators.  This function properly accounts for
79    situations like &ptr->field, which is *not* a dereference.
80    
81    After points-to sets are computed, the sets themselves still
82    contain points-to specific variables, such as a variable that says
83    the pointer points to anything, a variable that says the pointer
84    points to readonly memory, etc.
85
86    These are eliminated in a later phase, as we will see.
87
88    The rest of the phases are located in tree-ssa-alias.c
89
90    The next phase after points-to set computation is called
91    "setup_pointers_and_addressables"
92
93    This pass does 3 main things:
94    
95    1. All variables that can have TREE_ADDRESSABLE removed safely (IE
96    non-globals whose address is not taken), have TREE_ADDRESSABLE
97    removed.
98    2. All variables that may be aliased (which is the set of addressable
99    variables and globals) at all, are marked for renaming, and have
100    symbol memory tags created for them.
101    3. All variables which are stored into have their SMT's added to
102    written vars. 
103
104
105    After this function is run, all variables that will ever have an
106    SMT, have one, though its aliases are not filled in.
107
108    The next phase is to compute flow-insensitive aliasing, which in
109    our case, is a misnomer.  it is really computing aliasing that
110    requires no transitive closure to be correct.  In particular, it
111    uses stack vs non-stack, TBAA, etc, to determine whether two
112    symbols could *ever* alias .  This phase works by going through all
113    the pointers we collected during update_alias_info, and for every
114    addressable variable in the program, seeing if they alias.  If so,
115    the addressable variable is added to the symbol memory tag for the
116    pointer.
117
118    As part of this, we handle symbol memory tags that conflict but
119    have no aliases in common, by forcing them to have a symbol in
120    common (through unioning alias sets or adding one as an alias of
121    the other), or by adding one as an alias of another.  The case of
122    conflicts with no aliases in common occurs mainly due to aliasing
123    we cannot see.  In particular, it generally means we have a load
124    through a pointer whose value came from outside the function.
125    Without an addressable symbol to point to, they would get the wrong
126    answer.
127
128    After flow insensitive aliasing is computed, we compute name tags
129    (called compute_flow_sensitive_info).  We walk each pointer we
130    collected and see if it has a usable points-to set.  If so, we
131    generate a name tag using that pointer, and make an alias bitmap for
132    it.  Name tags are shared between all things with the same alias
133    bitmap.  The alias bitmap will be translated from what points-to
134    computed.  In particular, the "anything" variable in points-to will be
135    transformed into a pruned set of SMT's and their aliases that
136    compute_flow_insensitive_aliasing computed.
137    Note that since 4.3, every pointer that points-to computed a solution for
138    will get a name tag (whereas before 4.3, only those whose set did
139    *not* include the anything variable would).  At the point where name
140    tags are all assigned, symbol memory tags are dead, and could be
141    deleted, *except* on global variables.  Global variables still use
142    symbol memory tags as of right now.
143
144    After name tags are computed, the set of clobbered variables is
145    transitively closed.  In particular, we compute the set of clobbered
146    variables based on the initial set of clobbers, plus the aliases of
147    pointers which either escape, or have their value escape.
148
149    After this, maybe_create_global_var is run, which handles a corner
150    case where we have no call clobbered variables, but have pure and
151    non-pure functions.
152    
153    Staring at this function, I now remember it is a hack for the fact
154    that we do not mark all globals in the program as call clobbered for a
155    function unless they are actually used in that function.  Instead,  we
156    only mark the set that is actually clobbered.  As a result, you can
157    end up with situations where you have no call clobbered vars set.
158    
159    After maybe_create_global_var, we set pointers with the REF_ALL flag
160    to have alias sets that include all clobbered
161    memory tags and variables.
162    
163    After this, memory partitioning is computed (by the function
164    compute_memory_partitions) and alias sets are reworked accordingly.
165
166    Lastly, we delete partitions with no symbols, and clean up after
167    ourselves.  */
168
169
170 /* Alias information used by compute_may_aliases and its helpers.  */
171 struct alias_info
172 {
173   /* SSA names visited while collecting points-to information.  If bit I
174      is set, it means that SSA variable with version I has already been
175      visited.  */
176   sbitmap ssa_names_visited;
177
178   /* Array of SSA_NAME pointers processed by the points-to collector.  */
179   VEC(tree,heap) *processed_ptrs;
180
181   /* ADDRESSABLE_VARS contains all the global variables and locals that
182      have had their address taken.  */
183   struct alias_map_d **addressable_vars;
184   size_t num_addressable_vars;
185
186   /* POINTERS contains all the _DECL pointers with unique memory tags
187      that have been referenced in the program.  */
188   struct alias_map_d **pointers;
189   size_t num_pointers;
190
191   /* Variables that have been written to directly (i.e., not through a
192      pointer dereference).  */
193   struct pointer_set_t *written_vars;
194
195   /* Pointers that have been used in an indirect store operation.  */
196   struct pointer_set_t *dereferenced_ptrs_store;
197
198   /* Pointers that have been used in an indirect load operation.  */
199   struct pointer_set_t *dereferenced_ptrs_load;
200 };
201
202
203 /* Structure to map a variable to its alias set.  */
204 struct alias_map_d
205 {
206   /* Variable and its alias set.  */
207   tree var;
208   alias_set_type set;
209 };
210
211
212 /* Counters used to display statistics on alias analysis.  */
213 struct alias_stats_d
214 {
215   unsigned int alias_queries;
216   unsigned int alias_mayalias;
217   unsigned int alias_noalias;
218   unsigned int simple_queries;
219   unsigned int simple_resolved;
220   unsigned int tbaa_queries;
221   unsigned int tbaa_resolved;
222   unsigned int structnoaddress_queries;
223   unsigned int structnoaddress_resolved;
224 };
225
226
227 /* Local variables.  */
228 static struct alias_stats_d alias_stats;
229 static bitmap_obstack alias_bitmap_obstack;
230
231 /* Local functions.  */
232 static void compute_flow_insensitive_aliasing (struct alias_info *);
233 static void dump_alias_stats (FILE *);
234 static tree create_memory_tag (tree type, bool is_type_tag);
235 static tree get_smt_for (tree, struct alias_info *);
236 static tree get_nmt_for (tree);
237 static void add_may_alias (tree, tree);
238 static struct alias_info *init_alias_info (void);
239 static void delete_alias_info (struct alias_info *);
240 static void compute_flow_sensitive_aliasing (struct alias_info *);
241 static void setup_pointers_and_addressables (struct alias_info *);
242 static void update_alias_info (struct alias_info *);
243 static void create_global_var (void);
244 static void maybe_create_global_var (void);
245 static void set_pt_anything (tree);
246
247 void debug_mp_info (VEC(mem_sym_stats_t,heap) *);
248
249 static alloc_pool mem_sym_stats_pool;
250
251 /* Return memory reference stats for symbol VAR.  Create a new slot in
252    cfun->gimple_df->mem_sym_stats if needed.  */
253
254 static struct mem_sym_stats_d *
255 get_mem_sym_stats_for (tree var)
256 {
257   void **slot;
258   struct mem_sym_stats_d *stats;
259   struct pointer_map_t *map = gimple_mem_ref_stats (cfun)->mem_sym_stats;
260   
261   gcc_assert (map);
262
263   slot = pointer_map_insert (map, var);
264   if (*slot == NULL)
265     {
266       stats = (struct mem_sym_stats_d *) pool_alloc (mem_sym_stats_pool);
267       memset (stats, 0, sizeof (*stats));
268       stats->var = var;
269       *slot = (void *) stats;
270     }
271   else
272     stats = (struct mem_sym_stats_d *) *slot;
273
274   return stats;
275 }
276
277
278 /* Return memory reference statistics for variable VAR in function FN.
279    This is computed by alias analysis, but it is not kept
280    incrementally up-to-date.  So, these stats are only accurate if
281    pass_may_alias has been run recently.  If no alias information
282    exists, this function returns NULL.  */
283
284 static mem_sym_stats_t
285 mem_sym_stats (struct function *fn, tree var)
286 {
287   void **slot;
288   struct pointer_map_t *stats_map = gimple_mem_ref_stats (fn)->mem_sym_stats;
289
290   if (stats_map == NULL)
291     return NULL;
292
293   slot = pointer_map_contains (stats_map, var);
294   if (slot == NULL)
295     return NULL;
296
297   return (mem_sym_stats_t) *slot;
298 }
299
300
301 /* Set MPT to be the memory partition associated with symbol SYM.  */
302
303 static inline void
304 set_memory_partition (tree sym, tree mpt)
305 {
306 #if defined ENABLE_CHECKING
307   if (mpt)
308     gcc_assert (TREE_CODE (mpt) == MEMORY_PARTITION_TAG
309                 && !is_gimple_reg (sym));
310 #endif
311
312   var_ann (sym)->mpt = mpt;
313   if (mpt)
314     {
315       if (MPT_SYMBOLS (mpt) == NULL)
316         MPT_SYMBOLS (mpt) = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
317
318       bitmap_set_bit (MPT_SYMBOLS (mpt), DECL_UID (sym));
319
320       /* MPT inherits the call-clobbering attributes from SYM.  */
321       if (is_call_clobbered (sym))
322         {
323           MTAG_GLOBAL (mpt) = 1;
324           mark_call_clobbered (mpt, ESCAPE_IS_GLOBAL);
325         }
326     }
327 }
328
329
330 /* Mark variable VAR as being non-addressable.  */
331
332 static void
333 mark_non_addressable (tree var)
334 {
335   tree mpt;
336
337   if (!TREE_ADDRESSABLE (var))
338     return;
339
340   mpt = memory_partition (var);
341
342   clear_call_clobbered (var);
343   TREE_ADDRESSABLE (var) = 0;
344
345   if (mpt)
346     {
347       /* Note that it's possible for a symbol to have an associated
348          MPT and the MPT have a NULL empty set.  During
349          init_alias_info, all MPTs get their sets cleared out, but the
350          symbols still point to the old MPTs that used to hold them.
351          This is done so that compute_memory_partitions can now which
352          symbols are losing or changing partitions and mark them for
353          renaming.  */
354       if (MPT_SYMBOLS (mpt))
355         bitmap_clear_bit (MPT_SYMBOLS (mpt), DECL_UID (var));
356       set_memory_partition (var, NULL_TREE);
357     }
358 }
359
360
361 /* qsort comparison function to sort type/name tags by DECL_UID.  */
362
363 static int
364 sort_tags_by_id (const void *pa, const void *pb)
365 {
366   const_tree const a = *(const_tree const *)pa;
367   const_tree const b = *(const_tree const *)pb;
368  
369   return DECL_UID (a) - DECL_UID (b);
370 }
371
372 /* Initialize WORKLIST to contain those memory tags that are marked call
373    clobbered.  Initialized WORKLIST2 to contain the reasons these
374    memory tags escaped.  */
375
376 static void
377 init_transitive_clobber_worklist (VEC (tree, heap) **worklist,
378                                   VEC (int, heap) **worklist2,
379                                   bitmap on_worklist)
380 {
381   referenced_var_iterator rvi;
382   tree curr;
383
384   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (curr, rvi)
385     {
386       if (MTAG_P (curr) && is_call_clobbered (curr))
387         {
388           VEC_safe_push (tree, heap, *worklist, curr);
389           VEC_safe_push (int, heap, *worklist2,
390                          var_ann (curr)->escape_mask);
391           bitmap_set_bit (on_worklist, DECL_UID (curr));
392         }
393     }
394 }
395
396 /* Add ALIAS to WORKLIST (and the reason for escaping REASON to WORKLIST2) if
397    ALIAS is not already marked call clobbered, and is a memory
398    tag.  */
399
400 static void
401 add_to_worklist (tree alias, VEC (tree, heap) **worklist,
402                  VEC (int, heap) **worklist2, int reason,
403                  bitmap on_worklist)
404 {
405   if (MTAG_P (alias) && !is_call_clobbered (alias)
406       && !bitmap_bit_p (on_worklist, DECL_UID (alias)))
407     {
408       VEC_safe_push (tree, heap, *worklist, alias);
409       VEC_safe_push (int, heap, *worklist2, reason);
410       bitmap_set_bit (on_worklist, DECL_UID (alias));
411     }
412 }
413
414 /* Mark aliases of TAG as call clobbered, and place any tags on the
415    alias list that were not already call clobbered on WORKLIST.  */
416
417 static void
418 mark_aliases_call_clobbered (tree tag, VEC (tree, heap) **worklist,
419                              VEC (int, heap) **worklist2, bitmap on_worklist)
420 {
421   bitmap aliases;
422   bitmap_iterator bi;
423   unsigned int i;
424   tree entry;
425   var_ann_t ta = var_ann (tag);
426
427   if (!MTAG_P (tag))
428     return;
429   aliases = may_aliases (tag);
430   if (!aliases)
431     return;
432
433   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (aliases, 0, i, bi)
434     {
435       entry = referenced_var (i);
436       /* If you clobber one part of a structure, you
437          clobber the entire thing.  While this does not make
438          the world a particularly nice place, it is necessary
439          in order to allow C/C++ tricks that involve
440          pointer arithmetic to work.  */
441       if (!unmodifiable_var_p (entry))
442         {
443           add_to_worklist (entry, worklist, worklist2, ta->escape_mask,
444                            on_worklist);
445           mark_call_clobbered (entry, ta->escape_mask);
446         }
447     }
448 }
449
450 /* Tags containing global vars need to be marked as global.
451    Tags containing call clobbered vars need to be marked as call
452    clobbered. */
453
454 static void
455 compute_tag_properties (void)
456 {
457   referenced_var_iterator rvi;
458   tree tag;
459   bool changed = true;
460   VEC (tree, heap) *taglist = NULL;
461
462   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (tag, rvi)
463     {
464       if (!MTAG_P (tag))
465         continue;
466       VEC_safe_push (tree, heap, taglist, tag);
467     }
468
469   /* We sort the taglist by DECL_UID, for two reasons.
470      1. To get a sequential ordering to make the bitmap accesses
471      faster.
472      2. Because of the way we compute aliases, it's more likely that
473      an earlier tag is included in a later tag, and this will reduce
474      the number of iterations.
475
476      If we had a real tag graph, we would just topo-order it and be
477      done with it.  */
478   qsort (VEC_address (tree, taglist),
479          VEC_length (tree, taglist),
480          sizeof (tree),
481          sort_tags_by_id);
482
483   /* Go through each tag not marked as global, and if it aliases
484      global vars, mark it global. 
485      
486      If the tag contains call clobbered vars, mark it call
487      clobbered.  
488
489      This loop iterates because tags may appear in the may-aliases
490      list of other tags when we group.  */
491
492   while (changed)
493     {
494       unsigned int k;
495
496       changed = false;      
497       for (k = 0; VEC_iterate (tree, taglist, k, tag); k++)
498         {
499           bitmap ma;
500           bitmap_iterator bi;
501           unsigned int i;
502           tree entry;
503           bool tagcc = is_call_clobbered (tag);
504           bool tagglobal = MTAG_GLOBAL (tag);
505           
506           if (tagcc && tagglobal)
507             continue;
508           
509           ma = may_aliases (tag);
510           if (!ma)
511             continue;
512
513           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ma, 0, i, bi)
514             {
515               entry = referenced_var (i);
516               /* Call clobbered entries cause the tag to be marked
517                  call clobbered.  */
518               if (!tagcc && is_call_clobbered (entry))
519                 {
520                   mark_call_clobbered (tag, var_ann (entry)->escape_mask);
521                   tagcc = true;
522                   changed = true;
523                 }
524
525               /* Global vars cause the tag to be marked global.  */
526               if (!tagglobal && is_global_var (entry))
527                 {
528                   MTAG_GLOBAL (tag) = true;
529                   changed = true;
530                   tagglobal = true;
531                 }
532
533               /* Early exit once both global and cc are set, since the
534                  loop can't do any more than that.  */
535               if (tagcc && tagglobal)
536                 break;
537             }
538         }
539     }
540   VEC_free (tree, heap, taglist);
541 }
542
543 /* Set up the initial variable clobbers, call-uses and globalness.
544    When this function completes, only tags whose aliases need to be
545    clobbered will be set clobbered.  Tags clobbered because they   
546    contain call clobbered vars are handled in compute_tag_properties.  */
547
548 static void
549 set_initial_properties (struct alias_info *ai)
550 {
551   unsigned int i;
552   referenced_var_iterator rvi;
553   tree var;
554   tree ptr;
555   bool any_pt_anything = false;
556   enum escape_type pt_anything_mask = 0;
557
558   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
559     {
560       if (is_global_var (var))
561         {
562           if (!unmodifiable_var_p (var))
563             mark_call_clobbered (var, ESCAPE_IS_GLOBAL);
564         }
565       else if (TREE_CODE (var) == PARM_DECL
566                && gimple_default_def (cfun, var)
567                && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (var)))
568         {
569           tree def = gimple_default_def (cfun, var);
570           get_ptr_info (def)->value_escapes_p = 1;
571           get_ptr_info (def)->escape_mask |= ESCAPE_IS_PARM;      
572         }
573     }
574
575   if (!clobber_what_escaped ())
576     {
577       any_pt_anything = true;
578       pt_anything_mask |= ESCAPE_TO_CALL;
579     }
580
581   compute_call_used_vars ();
582
583   for (i = 0; VEC_iterate (tree, ai->processed_ptrs, i, ptr); i++)
584     {
585       struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
586       tree tag = symbol_mem_tag (SSA_NAME_VAR (ptr));
587
588       /* A pointer that only escapes via a function return does not
589          add to the call clobber or call used solution.
590          To exclude ESCAPE_TO_PURE_CONST we would need to track
591          call used variables separately or compute those properly
592          in the operand scanner.  */
593       if (pi->value_escapes_p
594           && pi->escape_mask & ~ESCAPE_TO_RETURN)
595         {
596           /* If PTR escapes then its associated memory tags and
597              pointed-to variables are call-clobbered.  */
598           if (pi->name_mem_tag)
599             mark_call_clobbered (pi->name_mem_tag, pi->escape_mask);
600
601           if (tag)
602             mark_call_clobbered (tag, pi->escape_mask);
603         }
604
605       /* If the name tag is call clobbered, so is the symbol tag
606          associated with the base VAR_DECL.  */
607       if (pi->name_mem_tag
608           && tag
609           && is_call_clobbered (pi->name_mem_tag))
610         mark_call_clobbered (tag, pi->escape_mask);
611
612       /* Name tags and symbol tags that we don't know where they point
613          to, might point to global memory, and thus, are clobbered.
614
615          FIXME:  This is not quite right.  They should only be
616          clobbered if value_escapes_p is true, regardless of whether
617          they point to global memory or not.
618          So removing this code and fixing all the bugs would be nice.
619          It is the cause of a bunch of clobbering.  */
620       if ((pi->pt_global_mem || pi->pt_anything) 
621           && pi->memory_tag_needed && pi->name_mem_tag)
622         {
623           mark_call_clobbered (pi->name_mem_tag, ESCAPE_IS_GLOBAL);
624           MTAG_GLOBAL (pi->name_mem_tag) = true;
625         }
626       
627       if ((pi->pt_global_mem || pi->pt_anything) 
628           && pi->memory_tag_needed
629           && tag)
630         {
631           mark_call_clobbered (tag, ESCAPE_IS_GLOBAL);
632           MTAG_GLOBAL (tag) = true;
633         }
634     }
635
636   /* If a pt_anything pointer escaped we need to mark all addressable
637      variables call clobbered.  */
638   if (any_pt_anything)
639     {
640       bitmap_iterator bi;
641       unsigned int j;
642
643       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (gimple_addressable_vars (cfun), 0, j, bi)
644         {
645           tree var = referenced_var (j);
646           if (!unmodifiable_var_p (var))
647             mark_call_clobbered (var, pt_anything_mask);
648         }
649     }
650 }
651
652 /* Compute which variables need to be marked call clobbered because
653    their tag is call clobbered, and which tags need to be marked
654    global because they contain global variables.  */
655
656 static void
657 compute_call_clobbered (struct alias_info *ai)
658 {
659   VEC (tree, heap) *worklist = NULL;
660   VEC (int,heap) *worklist2 = NULL;
661   bitmap on_worklist;
662
663   timevar_push (TV_CALL_CLOBBER);
664   on_worklist = BITMAP_ALLOC (NULL);
665     
666   set_initial_properties (ai);
667   init_transitive_clobber_worklist (&worklist, &worklist2, on_worklist);
668   while (VEC_length (tree, worklist) != 0)
669     {
670       tree curr = VEC_pop (tree, worklist);
671       int reason = VEC_pop (int, worklist2);
672
673       bitmap_clear_bit (on_worklist, DECL_UID (curr));
674       mark_call_clobbered (curr, reason);
675       mark_aliases_call_clobbered (curr, &worklist, &worklist2, on_worklist);
676     }
677   VEC_free (tree, heap, worklist);
678   VEC_free (int, heap, worklist2);
679   BITMAP_FREE (on_worklist);
680   compute_tag_properties ();
681   timevar_pop (TV_CALL_CLOBBER);
682 }
683
684
685 /* Dump memory partition information to FILE.  */
686
687 static void
688 dump_memory_partitions (FILE *file)
689 {
690   unsigned i, npart;
691   unsigned long nsyms;
692   tree mpt;
693
694   fprintf (file, "\nMemory partitions\n\n");
695   for (i = 0, npart = 0, nsyms = 0;
696        VEC_iterate (tree, gimple_ssa_operands (cfun)->mpt_table, i, mpt);
697        i++)
698     {
699       if (mpt)
700         {
701           bitmap syms = MPT_SYMBOLS (mpt);
702           unsigned long n = (syms) ? bitmap_count_bits (syms) : 0;
703
704           fprintf (file, "#%u: ", i);
705           print_generic_expr (file, mpt, 0);
706           fprintf (file, ": %lu elements: ", n);
707           dump_decl_set (file, syms);
708           npart++;
709           nsyms += n;
710         }
711     }
712
713   fprintf (file, "\n%u memory partitions holding %lu symbols\n", npart, nsyms);
714 }
715
716
717 /* Dump memory partition information to stderr.  */
718
719 void
720 debug_memory_partitions (void)
721 {
722   dump_memory_partitions (stderr);
723 }
724
725
726 /* Return true if memory partitioning is required given the memory
727    reference estimates in STATS.  */
728
729 static inline bool
730 need_to_partition_p (struct mem_ref_stats_d *stats)
731 {
732   long num_vops = stats->num_vuses + stats->num_vdefs;
733   long avg_vops = CEIL (num_vops, stats->num_mem_stmts);
734   return (num_vops > (long) MAX_ALIASED_VOPS
735           && avg_vops > (long) AVG_ALIASED_VOPS);
736 }
737
738
739 /* Count the actual number of virtual operators in CFUN.  Note that
740    this is only meaningful after virtual operands have been populated,
741    so it should be invoked at the end of compute_may_aliases.
742
743    The number of virtual operators are stored in *NUM_VDEFS_P and
744    *NUM_VUSES_P, the number of partitioned symbols in
745    *NUM_PARTITIONED_P and the number of unpartitioned symbols in
746    *NUM_UNPARTITIONED_P.
747
748    If any of these pointers is NULL the corresponding count is not
749    computed.  */
750
751 static void
752 count_mem_refs (long *num_vuses_p, long *num_vdefs_p,
753                 long *num_partitioned_p, long *num_unpartitioned_p)
754 {
755   gimple_stmt_iterator gsi;
756   basic_block bb;
757   long num_vdefs, num_vuses, num_partitioned, num_unpartitioned;
758   referenced_var_iterator rvi;
759   tree sym;
760
761   num_vuses = num_vdefs = num_partitioned = num_unpartitioned = 0;
762
763   if (num_vuses_p || num_vdefs_p)
764     FOR_EACH_BB (bb)
765       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
766         {
767           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
768           if (gimple_references_memory_p (stmt))
769             {
770               num_vuses += NUM_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_VUSE);
771               num_vdefs += NUM_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_VDEF);
772             }
773         }
774
775   if (num_partitioned_p || num_unpartitioned_p)
776     FOR_EACH_REFERENCED_VAR (sym, rvi)
777       {
778         if (is_gimple_reg (sym))
779           continue;
780
781         if (memory_partition (sym))
782           num_partitioned++;
783         else
784           num_unpartitioned++;
785       }
786
787   if (num_vdefs_p)
788     *num_vdefs_p = num_vdefs;
789
790   if (num_vuses_p)
791     *num_vuses_p = num_vuses;
792
793   if (num_partitioned_p)
794     *num_partitioned_p = num_partitioned;
795
796   if (num_unpartitioned_p)
797     *num_unpartitioned_p = num_unpartitioned;
798 }
799
800
801 /* The list is sorted by increasing partitioning score (PSCORE).
802    This score is computed such that symbols with high scores are
803    those that are least likely to be partitioned.  Given a symbol
804    MP->VAR, PSCORE(S) is the result of the following weighted sum
805
806    PSCORE(S) =   FW * 64 + FR * 32
807                + DW * 16 + DR *  8 
808                + IW *  4 + IR *  2
809                + NO_ALIAS
810
811    where
812
813    FW           Execution frequency of writes to S
814    FR           Execution frequency of reads from S
815    DW           Number of direct writes to S
816    DR           Number of direct reads from S
817    IW           Number of indirect writes to S
818    IR           Number of indirect reads from S
819    NO_ALIAS     State of the NO_ALIAS* flags
820
821    The basic idea here is that symbols that are frequently
822    written-to in hot paths of the code are the last to be considered
823    for partitioning.  */
824
825 static inline long
826 mem_sym_score (mem_sym_stats_t mp)
827 {
828   return mp->frequency_writes * 64 + mp->frequency_reads * 32
829          + mp->num_direct_writes * 16 + mp->num_direct_reads * 8
830          + mp->num_indirect_writes * 4 + mp->num_indirect_reads * 2
831          + var_ann (mp->var)->noalias_state;
832 }
833
834
835 /* Dump memory reference stats for function CFUN to FILE.  */
836
837 void
838 dump_mem_ref_stats (FILE *file)
839 {
840   long actual_num_vuses, actual_num_vdefs;
841   long num_partitioned, num_unpartitioned;
842   struct mem_ref_stats_d *stats;
843   
844   stats = gimple_mem_ref_stats (cfun);
845
846   count_mem_refs (&actual_num_vuses, &actual_num_vdefs, &num_partitioned,
847                   &num_unpartitioned);
848
849   fprintf (file, "\nMemory reference statistics for %s\n\n", 
850            lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2));
851
852   fprintf (file, "Number of memory statements:     %ld\n",
853            stats->num_mem_stmts);
854   fprintf (file, "Number of call sites:            %ld\n",
855            stats->num_call_sites);
856   fprintf (file, "Number of pure/const call sites: %ld\n",
857            stats->num_pure_const_call_sites);
858   fprintf (file, "Number of asm sites:             %ld\n",
859            stats->num_asm_sites);
860   fprintf (file, "Estimated number of loads:       %ld (%ld/stmt)\n",
861            stats->num_vuses,
862            (stats->num_mem_stmts)
863            ? CEIL (stats->num_vuses, stats->num_mem_stmts)
864            : 0);
865   fprintf (file, "Actual number of loads:          %ld (%ld/stmt)\n",
866            actual_num_vuses, 
867            (stats->num_mem_stmts)
868            ? CEIL (actual_num_vuses, stats->num_mem_stmts)
869            : 0);
870
871   if (actual_num_vuses > stats->num_vuses + (stats->num_vuses / 25))
872     fprintf (file, "\t(warning: estimation is lower by more than 25%%)\n");
873
874   fprintf (file, "Estimated number of stores:      %ld (%ld/stmt)\n",
875            stats->num_vdefs,
876            (stats->num_mem_stmts)
877            ? CEIL (stats->num_vdefs, stats->num_mem_stmts)
878            : 0);
879   fprintf (file, "Actual number of stores:         %ld (%ld/stmt)\n",
880            actual_num_vdefs, 
881            (stats->num_mem_stmts)
882            ? CEIL (actual_num_vdefs, stats->num_mem_stmts)
883            : 0);
884
885   if (actual_num_vdefs > stats->num_vdefs + (stats->num_vdefs / 25))
886     fprintf (file, "\t(warning: estimation is lower by more than 25%%)\n");
887
888   fprintf (file, "Partitioning thresholds:         MAX = %d   AVG = %d "
889            "(%sNEED TO PARTITION)\n", MAX_ALIASED_VOPS, AVG_ALIASED_VOPS,
890            stats->num_mem_stmts && need_to_partition_p (stats) ? "" : "NO ");
891   fprintf (file, "Number of partitioned symbols:   %ld\n", num_partitioned);
892   fprintf (file, "Number of unpartitioned symbols: %ld\n", num_unpartitioned);
893 }
894
895
896 /* Dump memory reference stats for function FN to stderr.  */
897
898 void
899 debug_mem_ref_stats (void)
900 {
901   dump_mem_ref_stats (stderr);
902 }
903
904
905 /* Dump memory reference stats for variable VAR to FILE.  */
906
907 static void
908 dump_mem_sym_stats (FILE *file, tree var)
909 {
910   mem_sym_stats_t stats = mem_sym_stats (cfun, var);
911
912   if (stats == NULL)
913     return;
914
915   fprintf (file, "read frequency: %6ld, write frequency: %6ld, "
916            "direct reads: %3ld, direct writes: %3ld, "
917            "indirect reads: %4ld, indirect writes: %4ld, symbol: ",
918            stats->frequency_reads, stats->frequency_writes,
919            stats->num_direct_reads, stats->num_direct_writes,
920            stats->num_indirect_reads, stats->num_indirect_writes);
921   print_generic_expr (file, stats->var, 0);
922   fprintf (file, ", tags: ");
923   dump_decl_set (file, stats->parent_tags);
924 }
925
926
927 /* Dump memory reference stats for variable VAR to stderr.  */
928
929 void
930 debug_mem_sym_stats (tree var)
931 {
932   dump_mem_sym_stats (stderr, var);
933 }
934
935 /* Dump memory reference stats for variable VAR to FILE.  For use
936    of tree-dfa.c:dump_variable.  */
937
938 void
939 dump_mem_sym_stats_for_var (FILE *file, tree var)
940 {
941   mem_sym_stats_t stats = mem_sym_stats (cfun, var);
942
943   if (stats == NULL)
944     return;
945
946   fprintf (file, ", score: %ld", mem_sym_score (stats));
947   fprintf (file, ", direct reads: %ld", stats->num_direct_reads);
948   fprintf (file, ", direct writes: %ld", stats->num_direct_writes);
949   fprintf (file, ", indirect reads: %ld", stats->num_indirect_reads);
950   fprintf (file, ", indirect writes: %ld", stats->num_indirect_writes);
951 }
952
953 /* Dump memory reference stats for all memory symbols to FILE.  */
954
955 static void
956 dump_all_mem_sym_stats (FILE *file)
957 {
958   referenced_var_iterator rvi;
959   tree sym;
960
961   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (sym, rvi)
962     {
963       if (is_gimple_reg (sym))
964         continue;
965
966       dump_mem_sym_stats (file, sym);
967     }
968 }
969
970
971 /* Dump memory reference stats for all memory symbols to stderr.  */
972
973 void
974 debug_all_mem_sym_stats (void)
975 {
976   dump_all_mem_sym_stats (stderr);
977 }
978
979
980 /* Dump the MP_INFO array to FILE.  */
981
982 static void
983 dump_mp_info (FILE *file, VEC(mem_sym_stats_t,heap) *mp_info)
984 {
985   unsigned i;
986   mem_sym_stats_t mp_p;
987
988   for (i = 0; VEC_iterate (mem_sym_stats_t, mp_info, i, mp_p); i++)
989     if (!mp_p->partitioned_p)
990       dump_mem_sym_stats (file, mp_p->var);
991 }
992
993
994 /* Dump the MP_INFO array to stderr.  */
995
996 void
997 debug_mp_info (VEC(mem_sym_stats_t,heap) *mp_info)
998 {
999   dump_mp_info (stderr, mp_info);
1000 }
1001
1002
1003 /* Update memory reference stats for symbol VAR in statement STMT.
1004    NUM_DIRECT_READS and NUM_DIRECT_WRITES specify the number of times
1005    that VAR is read/written in STMT (indirect reads/writes are not
1006    recorded by this function, see compute_memory_partitions).  */
1007
1008 void
1009 update_mem_sym_stats_from_stmt (tree var, gimple stmt, long num_direct_reads,
1010                                 long num_direct_writes)
1011 {
1012   mem_sym_stats_t stats;
1013
1014   gcc_assert (num_direct_reads >= 0 && num_direct_writes >= 0);
1015
1016   stats = get_mem_sym_stats_for (var);
1017
1018   stats->num_direct_reads += num_direct_reads;
1019   stats->frequency_reads += ((long) gimple_bb (stmt)->frequency
1020                              * num_direct_reads);
1021
1022   stats->num_direct_writes += num_direct_writes;
1023   stats->frequency_writes += ((long) gimple_bb (stmt)->frequency
1024                               * num_direct_writes);
1025 }
1026
1027
1028 /* Given two MP_INFO entries MP1 and MP2, return -1 if MP1->VAR should
1029    be partitioned before MP2->VAR, 0 if they are the same or 1 if
1030    MP1->VAR should be partitioned after MP2->VAR.  */
1031
1032 static inline int
1033 compare_mp_info_entries (mem_sym_stats_t mp1, mem_sym_stats_t mp2)
1034 {
1035   long pscore1 = mem_sym_score (mp1);
1036   long pscore2 = mem_sym_score (mp2);
1037
1038   if (pscore1 < pscore2)
1039     return -1;
1040   else if (pscore1 > pscore2)
1041     return 1;
1042   else
1043     return DECL_UID (mp1->var) - DECL_UID (mp2->var);
1044 }
1045
1046
1047 /* Comparison routine for qsort.  The list is sorted by increasing
1048    partitioning score (PSCORE).  This score is computed such that
1049    symbols with high scores are those that are least likely to be
1050    partitioned.  */
1051
1052 static int
1053 mp_info_cmp (const void *p, const void *q)
1054 {
1055   mem_sym_stats_t e1 = *((const mem_sym_stats_t *) p);
1056   mem_sym_stats_t e2 = *((const mem_sym_stats_t *) q);
1057   return compare_mp_info_entries (e1, e2);
1058 }
1059
1060
1061 /* Sort the array of reference counts used to compute memory partitions.
1062    Elements are sorted in ascending order of execution frequency and 
1063    descending order of virtual operators needed.  */
1064
1065 static inline void
1066 sort_mp_info (VEC(mem_sym_stats_t,heap) *list)
1067 {
1068   unsigned num = VEC_length (mem_sym_stats_t, list);
1069
1070   if (num < 2)
1071     return;
1072
1073   if (num == 2)
1074     {
1075       if (compare_mp_info_entries (VEC_index (mem_sym_stats_t, list, 0),
1076                                    VEC_index (mem_sym_stats_t, list, 1)) > 0)
1077         {  
1078           /* Swap elements if they are in the wrong order.  */
1079           mem_sym_stats_t tmp = VEC_index (mem_sym_stats_t, list, 0);
1080           VEC_replace (mem_sym_stats_t, list, 0,
1081                        VEC_index (mem_sym_stats_t, list, 1));
1082           VEC_replace (mem_sym_stats_t, list, 1, tmp);
1083         }
1084
1085       return;
1086     }
1087
1088   /* There are 3 or more elements, call qsort.  */
1089   qsort (VEC_address (mem_sym_stats_t, list),
1090          VEC_length (mem_sym_stats_t, list), 
1091          sizeof (mem_sym_stats_t),
1092          mp_info_cmp);
1093 }
1094
1095
1096 /* Return the memory partition tag (MPT) associated with memory
1097    symbol SYM.  */
1098
1099 static tree
1100 get_mpt_for (tree sym)
1101 {
1102   tree mpt;
1103
1104   /* Don't create a new tag unnecessarily.  */
1105   mpt = memory_partition (sym);
1106   if (mpt == NULL_TREE)
1107     {
1108       mpt = create_tag_raw (MEMORY_PARTITION_TAG, TREE_TYPE (sym), "MPT");
1109       TREE_ADDRESSABLE (mpt) = 0;
1110       add_referenced_var (mpt);
1111       VEC_safe_push (tree, heap, gimple_ssa_operands (cfun)->mpt_table, mpt);
1112       gcc_assert (MPT_SYMBOLS (mpt) == NULL);
1113       set_memory_partition (sym, mpt);
1114     }
1115
1116   return mpt;
1117 }
1118
1119
1120 /* Add MP_P->VAR to a memory partition and return the partition.  */
1121
1122 static tree
1123 find_partition_for (mem_sym_stats_t mp_p)
1124 {
1125   unsigned i;
1126   VEC(tree,heap) *mpt_table;
1127   tree mpt;
1128
1129   mpt_table = gimple_ssa_operands (cfun)->mpt_table;
1130   mpt = NULL_TREE;
1131
1132   /* Find an existing partition for MP_P->VAR.  */
1133   for (i = 0; VEC_iterate (tree, mpt_table, i, mpt); i++)
1134     {
1135       mem_sym_stats_t mpt_stats;
1136
1137       /* If MPT does not have any symbols yet, use it.  */
1138       if (MPT_SYMBOLS (mpt) == NULL)
1139         break;
1140
1141       /* Otherwise, see if MPT has common parent tags with MP_P->VAR,
1142          but avoid grouping clobbered variables with non-clobbered
1143          variables (otherwise, this tends to creates a single memory
1144          partition because other call-clobbered variables may have
1145          common parent tags with non-clobbered ones).  */
1146       mpt_stats = get_mem_sym_stats_for (mpt);
1147       if (mp_p->parent_tags
1148           && mpt_stats->parent_tags
1149           && is_call_clobbered (mpt) == is_call_clobbered (mp_p->var)
1150           && bitmap_intersect_p (mpt_stats->parent_tags, mp_p->parent_tags))
1151         break;
1152
1153       /* If no common parent tags are found, see if both MPT and
1154          MP_P->VAR are call-clobbered.  */
1155       if (is_call_clobbered (mpt) && is_call_clobbered (mp_p->var))
1156         break;
1157     }
1158
1159   if (mpt == NULL_TREE)
1160     mpt = get_mpt_for (mp_p->var);
1161   else
1162     set_memory_partition (mp_p->var, mpt);
1163
1164   mp_p->partitioned_p = true;
1165
1166   mark_sym_for_renaming (mp_p->var);
1167   mark_sym_for_renaming (mpt);
1168
1169   return mpt;
1170 }
1171
1172
1173 /* Rewrite the alias set for TAG to use the newly created partitions.
1174    If TAG is NULL, rewrite the set of call-clobbered variables.
1175    NEW_ALIASES is a scratch bitmap to build the new set of aliases for
1176    TAG.  */
1177
1178 static void
1179 rewrite_alias_set_for (tree tag, bitmap new_aliases)
1180 {
1181   bitmap_iterator bi;
1182   unsigned i;
1183   tree mpt, sym;
1184
1185   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (MTAG_ALIASES (tag), 0, i, bi)
1186     {
1187       sym = referenced_var (i);
1188       mpt = memory_partition (sym);
1189       if (mpt)
1190         bitmap_set_bit (new_aliases, DECL_UID (mpt));
1191       else
1192         bitmap_set_bit (new_aliases, DECL_UID (sym));
1193     }
1194
1195   /* Rebuild the may-alias array for TAG.  */
1196   bitmap_copy (MTAG_ALIASES (tag), new_aliases);
1197 }
1198
1199
1200 /* Determine how many virtual operands can be saved by partitioning
1201    MP_P->VAR into MPT.  When a symbol S is thrown inside a partition
1202    P, every virtual operand that used to reference S will now
1203    reference P.  Whether it reduces the number of virtual operands
1204    depends on:
1205
1206    1- Direct references to S are never saved.  Instead of the virtual
1207       operand to S, we will now have a virtual operand to P.
1208
1209    2- Indirect references to S are reduced only for those memory tags
1210       holding S that already had other symbols partitioned into P.
1211       For instance, if a memory tag T has the alias set { a b S c },
1212       the first time we partition S into P, the alias set will become
1213       { a b P c }, so no virtual operands will be saved. However, if
1214       we now partition symbol 'c' into P, then the alias set for T
1215       will become { a b P }, so we will be saving one virtual operand
1216       for every indirect reference to 'c'.
1217
1218    3- Is S is call-clobbered, we save as many virtual operands as
1219       call/asm sites exist in the code, but only if other
1220       call-clobbered symbols have been grouped into P.  The first
1221       call-clobbered symbol that we group does not produce any
1222       savings.
1223
1224    MEM_REF_STATS points to CFUN's memory reference information.  */
1225
1226 static void
1227 estimate_vop_reduction (struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats,
1228                         mem_sym_stats_t mp_p, tree mpt)
1229 {
1230   unsigned i;
1231   bitmap_iterator bi;
1232   mem_sym_stats_t mpt_stats;
1233
1234   /* We should only get symbols with indirect references here.  */
1235   gcc_assert (mp_p->num_indirect_reads > 0 || mp_p->num_indirect_writes > 0);
1236
1237   /* Note that the only statistics we keep for MPT is the set of
1238      parent tags to know which memory tags have had alias members
1239      partitioned, and the indicator has_call_clobbered_vars.
1240      Reference counts are not important for MPT.  */
1241   mpt_stats = get_mem_sym_stats_for (mpt);
1242
1243   /* Traverse all the parent tags for MP_P->VAR.  For every tag T, if
1244      partition P is already grouping aliases of T, then reduce the
1245      number of virtual operands by the number of direct references
1246      to T.  */
1247   if (mp_p->parent_tags)
1248     {
1249       if (mpt_stats->parent_tags == NULL)
1250         mpt_stats->parent_tags = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
1251
1252       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (mp_p->parent_tags, 0, i, bi)
1253         {
1254           if (bitmap_bit_p (mpt_stats->parent_tags, i))
1255             {
1256               /* Partition MPT is already partitioning symbols in the
1257                  alias set for TAG.  This means that we are now saving
1258                  1 virtual operand for every direct reference to TAG.  */
1259               tree tag = referenced_var (i);
1260               mem_sym_stats_t tag_stats = mem_sym_stats (cfun, tag);
1261               mem_ref_stats->num_vuses -= tag_stats->num_direct_reads;
1262               mem_ref_stats->num_vdefs -= tag_stats->num_direct_writes;
1263             }
1264           else
1265             {
1266               /* This is the first symbol in tag I's alias set that is
1267                  being grouped under MPT.  We will not save any
1268                  virtual operands this time, but record that MPT is
1269                  grouping a symbol from TAG's alias set so that the
1270                  next time we get the savings.  */
1271               bitmap_set_bit (mpt_stats->parent_tags, i);
1272             }
1273         }
1274     }
1275
1276   /* If MP_P->VAR is call-clobbered, and MPT is already grouping
1277      call-clobbered symbols, then we will save as many virtual
1278      operands as asm/call sites there are.  */
1279   if (is_call_clobbered (mp_p->var))
1280     {
1281       if (mpt_stats->has_call_clobbered_vars)
1282         mem_ref_stats->num_vdefs -= mem_ref_stats->num_call_sites
1283                                     + mem_ref_stats->num_asm_sites;
1284       else
1285         mpt_stats->has_call_clobbered_vars = true;
1286     }
1287 }
1288
1289
1290 /* Helper for compute_memory_partitions.  Transfer reference counts
1291    from pointers to their pointed-to sets.  Counters for pointers were
1292    computed by update_alias_info.  MEM_REF_STATS points to CFUN's
1293    memory reference information.  */
1294
1295 static void
1296 update_reference_counts (struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats)
1297 {
1298   unsigned i;
1299   bitmap_iterator bi;
1300   mem_sym_stats_t sym_stats;
1301
1302   for (i = 1; i < num_ssa_names; i++)
1303     {
1304       tree ptr;
1305       struct ptr_info_def *pi;
1306
1307       ptr = ssa_name (i);
1308       if (ptr
1309           && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (ptr))
1310           && (pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr)) != NULL
1311           && pi->memory_tag_needed)
1312         {
1313           unsigned j;
1314           bitmap_iterator bj;
1315           tree tag;
1316           mem_sym_stats_t ptr_stats, tag_stats;
1317
1318           /* If PTR has flow-sensitive points-to information, use
1319              PTR's name tag, otherwise use the symbol tag associated
1320              with PTR's symbol.  */
1321           if (pi->name_mem_tag)
1322             tag = pi->name_mem_tag;
1323           else
1324             tag = symbol_mem_tag (SSA_NAME_VAR (ptr));
1325
1326           ptr_stats = get_mem_sym_stats_for (ptr);
1327           tag_stats = get_mem_sym_stats_for (tag);
1328
1329           /* TAG has as many direct references as dereferences we
1330              found for its parent pointer.  */
1331           tag_stats->num_direct_reads += ptr_stats->num_direct_reads;
1332           tag_stats->num_direct_writes += ptr_stats->num_direct_writes;
1333
1334           /* All the dereferences of pointer PTR are considered direct
1335              references to PTR's memory tag (TAG).  In turn,
1336              references to TAG will become virtual operands for every
1337              symbol in TAG's alias set.  So, for every symbol ALIAS in
1338              TAG's alias set, add as many indirect references to ALIAS
1339              as direct references there are for TAG.  */
1340           if (MTAG_ALIASES (tag))
1341             EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (MTAG_ALIASES (tag), 0, j, bj)
1342               {
1343                 tree alias = referenced_var (j);
1344                 sym_stats = get_mem_sym_stats_for (alias);
1345
1346                 /* All the direct references to TAG are indirect references
1347                    to ALIAS.  */
1348                 sym_stats->num_indirect_reads += ptr_stats->num_direct_reads;
1349                 sym_stats->num_indirect_writes += ptr_stats->num_direct_writes;
1350                 sym_stats->frequency_reads += ptr_stats->frequency_reads;
1351                 sym_stats->frequency_writes += ptr_stats->frequency_writes;
1352
1353                 /* Indicate that TAG is one of ALIAS's parent tags.  */
1354                 if (sym_stats->parent_tags == NULL)
1355                   sym_stats->parent_tags = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
1356                 bitmap_set_bit (sym_stats->parent_tags, DECL_UID (tag));
1357               }
1358         }
1359     }
1360
1361   /* Call-clobbered symbols are indirectly written at every
1362      call/asm site.  */
1363   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (gimple_call_clobbered_vars (cfun), 0, i, bi)
1364     {
1365       tree sym = referenced_var (i);
1366       sym_stats = get_mem_sym_stats_for (sym);
1367       sym_stats->num_indirect_writes += mem_ref_stats->num_call_sites
1368                                         + mem_ref_stats->num_asm_sites;
1369     }
1370
1371   /* Addressable symbols are indirectly written at some ASM sites.
1372      Since only ASM sites that clobber memory actually affect
1373      addressable symbols, this is an over-estimation.  */
1374   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (gimple_addressable_vars (cfun), 0, i, bi)
1375     {
1376       tree sym = referenced_var (i);
1377       sym_stats = get_mem_sym_stats_for (sym);
1378       sym_stats->num_indirect_writes += mem_ref_stats->num_asm_sites;
1379     }
1380 }
1381
1382
1383 /* Helper for compute_memory_partitions.  Add all memory symbols to
1384    *MP_INFO_P and compute the initial estimate for the total number of
1385    virtual operands needed.  MEM_REF_STATS points to CFUN's memory
1386    reference information.  On exit, *TAGS_P will contain the list of
1387    memory tags whose alias set need to be rewritten after
1388    partitioning.  */
1389
1390 static void
1391 build_mp_info (struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats,
1392                VEC(mem_sym_stats_t,heap) **mp_info_p,
1393                VEC(tree,heap) **tags_p)
1394 {
1395   tree var;
1396   referenced_var_iterator rvi;
1397
1398   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
1399     {
1400       mem_sym_stats_t sym_stats;
1401       tree old_mpt;
1402
1403       /* We are only interested in memory symbols other than MPTs.  */
1404       if (is_gimple_reg (var) || TREE_CODE (var) == MEMORY_PARTITION_TAG)
1405         continue;
1406
1407       /* Collect memory tags into the TAGS array so that we can
1408          rewrite their alias sets after partitioning.  */
1409       if (MTAG_P (var) && MTAG_ALIASES (var))
1410         VEC_safe_push (tree, heap, *tags_p, var);
1411
1412       /* Since we are going to re-compute partitions, any symbols that
1413          used to belong to a partition must be detached from it and
1414          marked for renaming.  */
1415       if ((old_mpt = memory_partition (var)) != NULL)
1416         {
1417           mark_sym_for_renaming (old_mpt);
1418           set_memory_partition (var, NULL_TREE);
1419           mark_sym_for_renaming (var);
1420         }
1421
1422       sym_stats = get_mem_sym_stats_for (var);
1423
1424       /* Add VAR's reference info to MP_INFO.  Note that the only
1425          symbols that make sense to partition are those that have
1426          indirect references.  If a symbol S is always directly
1427          referenced, partitioning it will not reduce the number of
1428          virtual operators.  The only symbols that are profitable to
1429          partition are those that belong to alias sets and/or are
1430          call-clobbered.  */
1431       if (sym_stats->num_indirect_reads > 0
1432           || sym_stats->num_indirect_writes > 0)
1433         VEC_safe_push (mem_sym_stats_t, heap, *mp_info_p, sym_stats);
1434
1435       /* Update the number of estimated VOPS.  Note that direct
1436          references to memory tags are always counted as indirect
1437          references to their alias set members, so if a memory tag has
1438          aliases, do not count its direct references to avoid double
1439          accounting.  */
1440       if (!MTAG_P (var) || !MTAG_ALIASES (var))
1441         {
1442           mem_ref_stats->num_vuses += sym_stats->num_direct_reads;
1443           mem_ref_stats->num_vdefs += sym_stats->num_direct_writes;
1444         }
1445
1446       mem_ref_stats->num_vuses += sym_stats->num_indirect_reads;
1447       mem_ref_stats->num_vdefs += sym_stats->num_indirect_writes;
1448     }
1449 }
1450
1451
1452 /* Compute memory partitions.  A memory partition (MPT) is an
1453    arbitrary grouping of memory symbols, such that references to one
1454    member of the group is considered a reference to all the members of
1455    the group.
1456    
1457    As opposed to alias sets in memory tags, the grouping into
1458    partitions is completely arbitrary and only done to reduce the
1459    number of virtual operands.  The only rule that needs to be
1460    observed when creating memory partitions is that given two memory
1461    partitions MPT.i and MPT.j, they must not contain symbols in
1462    common.
1463
1464    Memory partitions are used when putting the program into Memory-SSA
1465    form.  In particular, in Memory-SSA PHI nodes are not computed for
1466    individual memory symbols.  They are computed for memory
1467    partitions.  This reduces the amount of PHI nodes in the SSA graph
1468    at the expense of precision (i.e., it makes unrelated stores affect
1469    each other).
1470    
1471    However, it is possible to increase precision by changing this
1472    partitioning scheme.  For instance, if the partitioning scheme is
1473    such that get_mpt_for is the identity function (that is,
1474    get_mpt_for (s) = s), this will result in ultimate precision at the
1475    expense of huge SSA webs.
1476
1477    At the other extreme, a partitioning scheme that groups all the
1478    symbols in the same set results in minimal SSA webs and almost
1479    total loss of precision.
1480
1481    There partitioning heuristic uses three parameters to decide the
1482    order in which symbols are processed.  The list of symbols is
1483    sorted so that symbols that are more likely to be partitioned are
1484    near the top of the list:
1485
1486    - Execution frequency.  If a memory references is in a frequently
1487      executed code path, grouping it into a partition may block useful
1488      transformations and cause sub-optimal code generation.  So, the
1489      partition heuristic tries to avoid grouping symbols with high
1490      execution frequency scores.  Execution frequency is taken
1491      directly from the basic blocks where every reference is made (see
1492      update_mem_sym_stats_from_stmt), which in turn uses the
1493      profile guided machinery, so if the program is compiled with PGO
1494      enabled, more accurate partitioning decisions will be made.
1495
1496    - Number of references.  Symbols with few references in the code,
1497      are partitioned before symbols with many references.
1498
1499    - NO_ALIAS attributes.  Symbols with any of the NO_ALIAS*
1500      attributes are partitioned after symbols marked MAY_ALIAS.
1501
1502    Once the list is sorted, the partitioning proceeds as follows:
1503
1504    1- For every symbol S in MP_INFO, create a new memory partition MP,
1505       if necessary.  To avoid memory partitions that contain symbols
1506       from non-conflicting alias sets, memory partitions are
1507       associated to the memory tag that holds S in its alias set.  So,
1508       when looking for a memory partition for S, the memory partition
1509       associated with one of the memory tags holding S is chosen.  If
1510       none exists, a new one is created.
1511
1512    2- Add S to memory partition MP.
1513
1514    3- Reduce by 1 the number of VOPS for every memory tag holding S.
1515
1516    4- If the total number of VOPS is less than MAX_ALIASED_VOPS or the
1517       average number of VOPS per statement is less than
1518       AVG_ALIASED_VOPS, stop.  Otherwise, go to the next symbol in the
1519       list.  */
1520
1521 static void
1522 compute_memory_partitions (void)
1523 {
1524   tree tag;
1525   unsigned i;
1526   mem_sym_stats_t mp_p;
1527   VEC(mem_sym_stats_t,heap) *mp_info;
1528   bitmap new_aliases;
1529   VEC(tree,heap) *tags;
1530   struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats;
1531   int prev_max_aliased_vops;
1532
1533   mem_ref_stats = gimple_mem_ref_stats (cfun);
1534   gcc_assert (mem_ref_stats->num_vuses == 0 && mem_ref_stats->num_vdefs == 0);
1535
1536   if (mem_ref_stats->num_mem_stmts == 0)
1537     return;
1538
1539   timevar_push (TV_MEMORY_PARTITIONING);
1540
1541   mp_info = NULL;
1542   tags = NULL;
1543   prev_max_aliased_vops = MAX_ALIASED_VOPS;
1544
1545   /* Since we clearly cannot lower the number of virtual operators
1546      below the total number of memory statements in the function, we
1547      may need to adjust MAX_ALIASED_VOPS beforehand.  */
1548   if (MAX_ALIASED_VOPS < mem_ref_stats->num_mem_stmts)
1549     MAX_ALIASED_VOPS = mem_ref_stats->num_mem_stmts;
1550
1551   /* Update reference stats for all the pointed-to variables and
1552      memory tags.  */
1553   update_reference_counts (mem_ref_stats);
1554
1555   /* Add all the memory symbols to MP_INFO.  */
1556   build_mp_info (mem_ref_stats, &mp_info, &tags);
1557
1558   /* No partitions required if we are below the threshold.  */
1559   if (!need_to_partition_p (mem_ref_stats))
1560     {
1561       if (dump_file)
1562         fprintf (dump_file, "\nMemory partitioning NOT NEEDED for %s\n",
1563                  get_name (current_function_decl));
1564       goto done;
1565     }
1566
1567   /* Sort the MP_INFO array so that symbols that should be partitioned
1568      first are near the top of the list.  */
1569   sort_mp_info (mp_info);
1570
1571   if (dump_file)
1572     {
1573       fprintf (dump_file, "\nMemory partitioning NEEDED for %s\n\n",
1574                get_name (current_function_decl));
1575       fprintf (dump_file, "Memory symbol references before partitioning:\n");
1576       dump_mp_info (dump_file, mp_info);
1577     }
1578
1579   /* Create partitions for variables in MP_INFO until we have enough
1580      to lower the total number of VOPS below MAX_ALIASED_VOPS or if
1581      the average number of VOPS per statement is below
1582      AVG_ALIASED_VOPS.  */
1583   for (i = 0; VEC_iterate (mem_sym_stats_t, mp_info, i, mp_p); i++)
1584     {
1585       tree mpt;
1586
1587       /* If we are below the threshold, stop.  */
1588       if (!need_to_partition_p (mem_ref_stats))
1589         break;
1590
1591       mpt = find_partition_for (mp_p);
1592       estimate_vop_reduction (mem_ref_stats, mp_p, mpt);
1593     }
1594
1595   /* After partitions have been created, rewrite alias sets to use
1596      them instead of the original symbols.  This way, if the alias set
1597      was computed as { a b c d e f }, and the subset { b e f } was
1598      grouped into partition MPT.3, then the new alias set for the tag
1599      will be  { a c d MPT.3 }.
1600      
1601      Note that this is not strictly necessary.  The operand scanner
1602      will always check if a symbol belongs to a partition when adding
1603      virtual operands.  However, by reducing the size of the alias
1604      sets to be scanned, the work needed inside the operand scanner is
1605      significantly reduced.  */
1606   new_aliases = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
1607
1608   for (i = 0; VEC_iterate (tree, tags, i, tag); i++)
1609     {
1610       rewrite_alias_set_for (tag, new_aliases);
1611       bitmap_clear (new_aliases);
1612     }
1613
1614   BITMAP_FREE (new_aliases);
1615
1616   if (dump_file)
1617     {
1618       fprintf (dump_file, "\nMemory symbol references after partitioning:\n");
1619       dump_mp_info (dump_file, mp_info);
1620     }
1621
1622 done:
1623   /* Free allocated memory.  */
1624   VEC_free (mem_sym_stats_t, heap, mp_info);
1625   VEC_free (tree, heap, tags);
1626
1627   MAX_ALIASED_VOPS = prev_max_aliased_vops;
1628
1629   timevar_pop (TV_MEMORY_PARTITIONING);
1630 }
1631
1632 /* Compute may-alias information for every variable referenced in function
1633    FNDECL.
1634
1635    Alias analysis proceeds in 3 main phases:
1636
1637    1- Points-to and escape analysis.
1638
1639    This phase walks the use-def chains in the SSA web looking for three
1640    things:
1641
1642         * Assignments of the form P_i = &VAR
1643         * Assignments of the form P_i = malloc()
1644         * Pointers and ADDR_EXPR that escape the current function.
1645
1646    The concept of 'escaping' is the same one used in the Java world.  When
1647    a pointer or an ADDR_EXPR escapes, it means that it has been exposed
1648    outside of the current function.  So, assignment to global variables,
1649    function arguments and returning a pointer are all escape sites, as are
1650    conversions between pointers and integers.
1651
1652    This is where we are currently limited.  Since not everything is renamed
1653    into SSA, we lose track of escape properties when a pointer is stashed
1654    inside a field in a structure, for instance.  In those cases, we are
1655    assuming that the pointer does escape.
1656
1657    We use escape analysis to determine whether a variable is
1658    call-clobbered.  Simply put, if an ADDR_EXPR escapes, then the variable
1659    is call-clobbered.  If a pointer P_i escapes, then all the variables
1660    pointed-to by P_i (and its memory tag) also escape.
1661
1662    2- Compute flow-sensitive aliases
1663
1664    We have two classes of memory tags.  Memory tags associated with the
1665    pointed-to data type of the pointers in the program.  These tags are
1666    called "symbol memory tag" (SMT).  The other class are those associated
1667    with SSA_NAMEs, called "name memory tag" (NMT). The basic idea is that
1668    when adding operands for an INDIRECT_REF *P_i, we will first check
1669    whether P_i has a name tag, if it does we use it, because that will have
1670    more precise aliasing information.  Otherwise, we use the standard symbol
1671    tag.
1672
1673    In this phase, we go through all the pointers we found in points-to
1674    analysis and create alias sets for the name memory tags associated with
1675    each pointer P_i.  If P_i escapes, we mark call-clobbered the variables
1676    it points to and its tag.
1677
1678
1679    3- Compute flow-insensitive aliases
1680
1681    This pass will compare the alias set of every symbol memory tag and
1682    every addressable variable found in the program.  Given a symbol
1683    memory tag SMT and an addressable variable V.  If the alias sets of
1684    SMT and V conflict (as computed by may_alias_p), then V is marked
1685    as an alias tag and added to the alias set of SMT.
1686
1687    For instance, consider the following function:
1688
1689             foo (int i)
1690             {
1691               int *p, a, b;
1692             
1693               if (i > 10)
1694                 p = &a;
1695               else
1696                 p = &b;
1697             
1698               *p = 3;
1699               a = b + 2;
1700               return *p;
1701             }
1702
1703    After aliasing analysis has finished, the symbol memory tag for pointer
1704    'p' will have two aliases, namely variables 'a' and 'b'.  Every time
1705    pointer 'p' is dereferenced, we want to mark the operation as a
1706    potential reference to 'a' and 'b'.
1707
1708             foo (int i)
1709             {
1710               int *p, a, b;
1711
1712               if (i_2 > 10)
1713                 p_4 = &a;
1714               else
1715                 p_6 = &b;
1716               # p_1 = PHI <p_4(1), p_6(2)>;
1717
1718               # a_7 = VDEF <a_3>;
1719               # b_8 = VDEF <b_5>;
1720               *p_1 = 3;
1721
1722               # a_9 = VDEF <a_7>
1723               # VUSE <b_8>
1724               a_9 = b_8 + 2;
1725
1726               # VUSE <a_9>;
1727               # VUSE <b_8>;
1728               return *p_1;
1729             }
1730
1731    In certain cases, the list of may aliases for a pointer may grow too
1732    large.  This may cause an explosion in the number of virtual operands
1733    inserted in the code.  Resulting in increased memory consumption and
1734    compilation time.
1735
1736    When the number of virtual operands needed to represent aliased
1737    loads and stores grows too large (configurable with option --param
1738    max-aliased-vops and --param avg-aliased-vops), alias sets are
1739    grouped to avoid severe compile-time slow downs and memory
1740    consumption. See compute_memory_partitions.  */
1741
1742 unsigned int
1743 compute_may_aliases (void)
1744 {
1745   struct alias_info *ai;
1746
1747   timevar_push (TV_TREE_MAY_ALIAS);
1748   
1749   memset (&alias_stats, 0, sizeof (alias_stats));
1750
1751   /* Initialize aliasing information.  */
1752   ai = init_alias_info ();
1753
1754   /* For each pointer P_i, determine the sets of variables that P_i may
1755      point-to.  For every addressable variable V, determine whether the
1756      address of V escapes the current function, making V call-clobbered
1757      (i.e., whether &V is stored in a global variable or if its passed as a
1758      function call argument).  */
1759   compute_points_to_sets ();
1760
1761   /* Update various related attributes like escaped addresses,
1762      pointer dereferences for loads and stores.  This is used
1763      when creating name tags and alias sets.  */
1764   update_alias_info (ai);
1765
1766   /* Collect all pointers and addressable variables, compute alias sets,
1767      create memory tags for pointers and promote variables whose address is
1768      not needed anymore.  */
1769   setup_pointers_and_addressables (ai);
1770
1771   /* Compute type-based flow-insensitive aliasing for all the type
1772      memory tags.  */
1773   compute_flow_insensitive_aliasing (ai);
1774
1775   /* Compute flow-sensitive, points-to based aliasing for all the name
1776      memory tags.  */
1777   compute_flow_sensitive_aliasing (ai);
1778   
1779   /* Compute call clobbering information.  */
1780   compute_call_clobbered (ai);
1781
1782   /* If the program makes no reference to global variables, but it
1783      contains a mixture of pure and non-pure functions, then we need
1784      to create use-def and def-def links between these functions to
1785      avoid invalid transformations on them.  */
1786   maybe_create_global_var ();
1787
1788   /* Compute memory partitions for every memory variable.  */
1789   compute_memory_partitions ();
1790
1791   /* Remove partitions with no symbols.  Partitions may end up with an
1792      empty MPT_SYMBOLS set if a previous round of alias analysis
1793      needed to partition more symbols.  Since we don't need those
1794      partitions anymore, remove them to free up the space.  */
1795   {
1796     tree mpt;
1797     unsigned i;
1798     VEC(tree,heap) *mpt_table;
1799
1800     mpt_table = gimple_ssa_operands (cfun)->mpt_table;
1801     i = 0;
1802     while (i < VEC_length (tree, mpt_table))
1803       {
1804         mpt = VEC_index (tree, mpt_table, i);
1805         if (MPT_SYMBOLS (mpt) == NULL)
1806           VEC_unordered_remove (tree, mpt_table, i);
1807         else
1808           i++;
1809       }
1810   }
1811
1812   /* Populate all virtual operands and newly promoted register operands.  */
1813   {
1814     gimple_stmt_iterator gsi;
1815     basic_block bb;
1816     FOR_EACH_BB (bb)
1817       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1818         update_stmt_if_modified (gsi_stmt (gsi));
1819   }
1820
1821   /* Debugging dumps.  */
1822   if (dump_file)
1823     {
1824       dump_mem_ref_stats (dump_file);
1825       dump_alias_info (dump_file);
1826       dump_points_to_info (dump_file);
1827
1828       if (dump_flags & TDF_STATS)
1829         dump_alias_stats (dump_file);
1830
1831       if (dump_flags & TDF_DETAILS)
1832         dump_referenced_vars (dump_file);
1833     }
1834
1835   /* Report strict aliasing violations.  */
1836   strict_aliasing_warning_backend ();
1837
1838   /* Deallocate memory used by aliasing data structures.  */
1839   delete_alias_info (ai);
1840
1841   if (need_ssa_update_p ())
1842     update_ssa (TODO_update_ssa);
1843
1844   timevar_pop (TV_TREE_MAY_ALIAS);
1845   
1846   return 0;
1847 }
1848
1849 /* Data structure used to count the number of dereferences to PTR
1850    inside an expression.  */
1851 struct count_ptr_d
1852 {
1853   tree ptr;
1854   unsigned num_stores;
1855   unsigned num_loads;
1856 };
1857
1858
1859 /* Helper for count_uses_and_derefs.  Called by walk_tree to look for
1860    (ALIGN/MISALIGNED_)INDIRECT_REF nodes for the pointer passed in DATA.  */
1861
1862 static tree
1863 count_ptr_derefs (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data)
1864 {
1865   struct walk_stmt_info *wi_p = (struct walk_stmt_info *) data;
1866   struct count_ptr_d *count_p = (struct count_ptr_d *) wi_p->info;
1867
1868   /* Do not walk inside ADDR_EXPR nodes.  In the expression &ptr->fld,
1869      pointer 'ptr' is *not* dereferenced, it is simply used to compute
1870      the address of 'fld' as 'ptr + offsetof(fld)'.  */
1871   if (TREE_CODE (*tp) == ADDR_EXPR)
1872     {
1873       *walk_subtrees = 0;
1874       return NULL_TREE;
1875     }
1876
1877   if (INDIRECT_REF_P (*tp) && TREE_OPERAND (*tp, 0) == count_p->ptr)
1878     {
1879       if (wi_p->is_lhs)
1880         count_p->num_stores++;
1881       else
1882         count_p->num_loads++;
1883     }
1884
1885   return NULL_TREE;
1886 }
1887
1888
1889 /* Count the number of direct and indirect uses for pointer PTR in
1890    statement STMT.  The number of direct uses is stored in
1891    *NUM_USES_P.  Indirect references are counted separately depending
1892    on whether they are store or load operations.  The counts are
1893    stored in *NUM_STORES_P and *NUM_LOADS_P.  */
1894
1895 void
1896 count_uses_and_derefs (tree ptr, gimple stmt, unsigned *num_uses_p,
1897                        unsigned *num_loads_p, unsigned *num_stores_p)
1898 {
1899   ssa_op_iter i;
1900   tree use;
1901
1902   *num_uses_p = 0;
1903   *num_loads_p = 0;
1904   *num_stores_p = 0;
1905
1906   /* Find out the total number of uses of PTR in STMT.  */
1907   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (use, stmt, i, SSA_OP_USE)
1908     if (use == ptr)
1909       (*num_uses_p)++;
1910
1911   /* Now count the number of indirect references to PTR.  This is
1912      truly awful, but we don't have much choice.  There are no parent
1913      pointers inside INDIRECT_REFs, so an expression like
1914      '*x_1 = foo (x_1, *x_1)' needs to be traversed piece by piece to
1915      find all the indirect and direct uses of x_1 inside.  The only
1916      shortcut we can take is the fact that GIMPLE only allows
1917      INDIRECT_REFs inside the expressions below.  */
1918   if (is_gimple_assign (stmt)
1919       || gimple_code (stmt) == GIMPLE_RETURN
1920       || gimple_code (stmt) == GIMPLE_ASM
1921       || is_gimple_call (stmt))
1922     {
1923       struct walk_stmt_info wi;
1924       struct count_ptr_d count;
1925
1926       count.ptr = ptr;
1927       count.num_stores = 0;
1928       count.num_loads = 0;
1929
1930       memset (&wi, 0, sizeof (wi));
1931       wi.info = &count;
1932       walk_gimple_op (stmt, count_ptr_derefs, &wi);
1933
1934       *num_stores_p = count.num_stores;
1935       *num_loads_p = count.num_loads;
1936     }
1937
1938   gcc_assert (*num_uses_p >= *num_loads_p + *num_stores_p);
1939 }
1940
1941 /* Remove memory references stats for function FN.  */
1942
1943 void
1944 delete_mem_ref_stats (struct function *fn)
1945 {
1946   if (gimple_mem_ref_stats (fn)->mem_sym_stats)
1947     {
1948       free_alloc_pool (mem_sym_stats_pool);
1949       pointer_map_destroy (gimple_mem_ref_stats (fn)->mem_sym_stats);
1950     }
1951   gimple_mem_ref_stats (fn)->mem_sym_stats = NULL;
1952 }
1953
1954
1955 /* Initialize memory reference stats.  */
1956
1957 static void
1958 init_mem_ref_stats (void)
1959 {
1960   struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats = gimple_mem_ref_stats (cfun);
1961
1962   mem_sym_stats_pool = create_alloc_pool ("Mem sym stats",
1963                                           sizeof (struct mem_sym_stats_d),
1964                                           100);
1965   memset (mem_ref_stats, 0, sizeof (struct mem_ref_stats_d));
1966   mem_ref_stats->mem_sym_stats = pointer_map_create ();
1967 }
1968
1969
1970 /* Helper for init_alias_info.  Reset existing aliasing information.  */
1971
1972 static void
1973 reset_alias_info (void)
1974 {
1975   referenced_var_iterator rvi;
1976   tree var;
1977   unsigned i;
1978   bitmap active_nmts, all_nmts;
1979
1980   /* Clear the set of addressable variables.  We do not need to clear
1981      the TREE_ADDRESSABLE bit on every symbol because we are going to
1982      re-compute addressability here.  */
1983   bitmap_clear (gimple_addressable_vars (cfun));
1984
1985   active_nmts = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
1986   all_nmts = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
1987
1988   /* Clear flow-insensitive alias information from each symbol.  */
1989   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
1990     {
1991       if (is_gimple_reg (var))
1992         continue;
1993
1994       if (MTAG_P (var))
1995         MTAG_ALIASES (var) = NULL;
1996
1997       /* Memory partition information will be computed from scratch.  */
1998       if (TREE_CODE (var) == MEMORY_PARTITION_TAG)
1999         MPT_SYMBOLS (var) = NULL;
2000
2001       /* Collect all the name tags to determine if we have any
2002          orphaned that need to be removed from the IL.  A name tag
2003          will be orphaned if it is not associated with any active SSA
2004          name.  */
2005       if (TREE_CODE (var) == NAME_MEMORY_TAG)
2006         bitmap_set_bit (all_nmts, DECL_UID (var));
2007
2008       /* Since we are about to re-discover call-clobbered
2009          variables, clear the call-clobbered flag.  */
2010       clear_call_clobbered (var);
2011     }
2012
2013   /* There should be no call-clobbered variable left.  */
2014   gcc_assert (bitmap_empty_p (gimple_call_clobbered_vars (cfun)));
2015
2016   /* Clear the call-used variables.  */
2017   bitmap_clear (gimple_call_used_vars (cfun));
2018
2019   /* Clear flow-sensitive points-to information from each SSA name.  */
2020   for (i = 1; i < num_ssa_names; i++)
2021     {
2022       tree name = ssa_name (i);
2023
2024       if (!name || !POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (name)))
2025         continue;
2026
2027       if (SSA_NAME_PTR_INFO (name))
2028         {
2029           struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (name);
2030
2031           /* Clear all the flags but keep the name tag to
2032              avoid creating new temporaries unnecessarily.  If
2033              this pointer is found to point to a subset or
2034              superset of its former points-to set, then a new
2035              tag will need to be created in create_name_tags.  */
2036           pi->pt_anything = 0;
2037           pi->pt_null = 0;
2038           pi->value_escapes_p = 0;
2039           pi->memory_tag_needed = 0;
2040           pi->is_dereferenced = 0;
2041           if (pi->pt_vars)
2042             bitmap_clear (pi->pt_vars);
2043
2044           /* Add NAME's name tag to the set of active tags.  */
2045           if (pi->name_mem_tag)
2046             bitmap_set_bit (active_nmts, DECL_UID (pi->name_mem_tag));
2047         }
2048     }
2049
2050   /* Name memory tags that are no longer associated with an SSA name
2051      are considered stale and should be removed from the IL.  All the
2052      name tags that are in the set ALL_NMTS but not in ACTIVE_NMTS are
2053      considered stale and marked for renaming.  */
2054   bitmap_and_compl_into (all_nmts, active_nmts);
2055   mark_set_for_renaming (all_nmts);
2056
2057   BITMAP_FREE (all_nmts);
2058   BITMAP_FREE (active_nmts);
2059 }
2060
2061
2062 /* Initialize the data structures used for alias analysis.  */
2063
2064 static struct alias_info *
2065 init_alias_info (void)
2066 {
2067   struct alias_info *ai;
2068   referenced_var_iterator rvi;
2069   tree var;
2070
2071   ai = XCNEW (struct alias_info);
2072   ai->ssa_names_visited = sbitmap_alloc (num_ssa_names);
2073   sbitmap_zero (ai->ssa_names_visited);
2074   ai->processed_ptrs = VEC_alloc (tree, heap, 50);
2075   ai->written_vars = pointer_set_create ();
2076   ai->dereferenced_ptrs_store = pointer_set_create ();
2077   ai->dereferenced_ptrs_load = pointer_set_create ();
2078
2079   /* Clear out all memory reference stats.  */
2080   init_mem_ref_stats ();
2081
2082   /* If aliases have been computed before, clear existing information.  */
2083   if (gimple_aliases_computed_p (cfun))
2084     reset_alias_info ();
2085   else
2086     {
2087       /* If this is the first time we compute aliasing information,
2088          every non-register symbol will need to be put into SSA form
2089          (the initial SSA form only operates on GIMPLE registers).  */
2090       FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
2091         if (!is_gimple_reg (var))
2092           mark_sym_for_renaming (var);
2093     }
2094
2095   /* Next time, we will need to reset alias information.  */
2096   cfun->gimple_df->aliases_computed_p = true;
2097   if (alias_bitmap_obstack.elements != NULL)
2098     bitmap_obstack_release (&alias_bitmap_obstack);    
2099   bitmap_obstack_initialize (&alias_bitmap_obstack);
2100
2101   return ai;
2102 }
2103
2104
2105 /* Deallocate memory used by alias analysis.  */
2106
2107 static void
2108 delete_alias_info (struct alias_info *ai)
2109 {
2110   size_t i;
2111
2112   sbitmap_free (ai->ssa_names_visited);
2113
2114   VEC_free (tree, heap, ai->processed_ptrs);
2115
2116   for (i = 0; i < ai->num_addressable_vars; i++)
2117     free (ai->addressable_vars[i]);
2118   free (ai->addressable_vars);
2119   
2120   for (i = 0; i < ai->num_pointers; i++)
2121     free (ai->pointers[i]);
2122   free (ai->pointers);
2123
2124   pointer_set_destroy (ai->written_vars);
2125   pointer_set_destroy (ai->dereferenced_ptrs_store);
2126   pointer_set_destroy (ai->dereferenced_ptrs_load);
2127   free (ai);
2128
2129   delete_mem_ref_stats (cfun);
2130   delete_points_to_sets ();
2131 }
2132
2133
2134 /* Used for hashing to identify pointer infos with identical
2135    pt_vars bitmaps.  */
2136
2137 static int
2138 eq_ptr_info (const void *p1, const void *p2)
2139 {
2140   const struct ptr_info_def *n1 = (const struct ptr_info_def *) p1;
2141   const struct ptr_info_def *n2 = (const struct ptr_info_def *) p2;
2142   return bitmap_equal_p (n1->pt_vars, n2->pt_vars);
2143 }
2144
2145 static hashval_t
2146 ptr_info_hash (const void *p)
2147 {
2148   const struct ptr_info_def *n = (const struct ptr_info_def *) p;
2149   return bitmap_hash (n->pt_vars);
2150 }
2151
2152
2153 /* Create name tags for all the pointers that have been dereferenced.
2154    We only create a name tag for a pointer P if P is found to point to
2155    a set of variables (so that we can alias them to *P) or if it is
2156    the result of a call to malloc (which means that P cannot point to
2157    anything else nor alias any other variable).
2158
2159    If two pointers P and Q point to the same set of variables, they
2160    are assigned the same name tag.  */
2161
2162 static void
2163 create_name_tags (void)
2164 {
2165   size_t i;
2166   VEC (tree, heap) *with_ptvars = NULL;
2167   tree ptr;
2168   htab_t ptr_hash;
2169
2170   /* Collect the list of pointers with a non-empty points to set.  */
2171   for (i = 1; i < num_ssa_names; i++)
2172     {
2173       tree ptr = ssa_name (i);
2174       struct ptr_info_def *pi;
2175
2176       if (!ptr
2177           || !POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (ptr))
2178           || !SSA_NAME_PTR_INFO (ptr))
2179         continue;
2180
2181       pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
2182
2183       if (pi->pt_anything || !pi->memory_tag_needed)
2184         {
2185           /* No name tags for pointers that have not been
2186              dereferenced or point to an arbitrary location.  */
2187           pi->name_mem_tag = NULL_TREE;
2188           continue;
2189         }
2190
2191       /* Set pt_anything on the pointers without pt_vars filled in so
2192          that they are assigned a symbol tag.  */
2193       if (pi->pt_vars && !bitmap_empty_p (pi->pt_vars)) 
2194         VEC_safe_push (tree, heap, with_ptvars, ptr);
2195       else
2196         set_pt_anything (ptr);
2197     }
2198   
2199   /* If we didn't find any pointers with pt_vars set, we're done.  */
2200   if (!with_ptvars)
2201     return;
2202
2203   ptr_hash = htab_create (10, ptr_info_hash, eq_ptr_info, NULL);
2204
2205   /* Now go through the pointers with pt_vars, and find a name tag
2206      with the same pt_vars as this pointer, or create one if one
2207      doesn't exist.  */
2208   for (i = 0; VEC_iterate (tree, with_ptvars, i, ptr); i++)
2209     {
2210       struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
2211       tree old_name_tag = pi->name_mem_tag;
2212       struct ptr_info_def **slot;
2213       
2214       /* If PTR points to a set of variables, check if we don't
2215          have another pointer Q with the same points-to set before
2216          creating a tag.  If so, use Q's tag instead of creating a
2217          new one.
2218          
2219          This is important for not creating unnecessary symbols
2220          and also for copy propagation.  If we ever need to
2221          propagate PTR into Q or vice-versa, we would run into
2222          problems if they both had different name tags because
2223          they would have different SSA version numbers (which
2224          would force us to take the name tags in and out of SSA).  */
2225       slot = (struct ptr_info_def **) htab_find_slot (ptr_hash, pi, INSERT);
2226       if (*slot)
2227         pi->name_mem_tag = (*slot)->name_mem_tag;
2228       else
2229         {
2230           *slot = pi;
2231
2232           /* If we didn't find a pointer with the same points-to set
2233              as PTR, create a new name tag if needed.  */
2234           if (pi->name_mem_tag == NULL_TREE)
2235             pi->name_mem_tag = get_nmt_for (ptr);
2236         }
2237       
2238       /* If the new name tag computed for PTR is different than
2239          the old name tag that it used to have, then the old tag
2240          needs to be removed from the IL, so we mark it for
2241          renaming.  */
2242       if (old_name_tag && old_name_tag != pi->name_mem_tag)
2243         mark_sym_for_renaming (old_name_tag);
2244
2245       /* Inherit volatility from the pointed-to type.  */
2246       TREE_THIS_VOLATILE (pi->name_mem_tag)
2247         |= TYPE_VOLATILE (TREE_TYPE (TREE_TYPE (ptr)));
2248       
2249       /* Mark the new name tag for renaming.  */
2250       mark_sym_for_renaming (pi->name_mem_tag);
2251     }
2252
2253   htab_delete (ptr_hash);
2254
2255   VEC_free (tree, heap, with_ptvars);
2256 }
2257
2258
2259 /* Union the alias set SET into the may-aliases for TAG.  */
2260
2261 static void
2262 union_alias_set_into (tree tag, bitmap set)
2263 {
2264   bitmap ma = MTAG_ALIASES (tag);
2265   
2266   if (bitmap_empty_p (set))
2267     return;
2268   
2269   if (!ma)
2270     ma = MTAG_ALIASES (tag) = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
2271   bitmap_ior_into (ma, set);
2272 }
2273
2274
2275 /* For every pointer P_i in AI->PROCESSED_PTRS, create may-alias sets for
2276    the name memory tag (NMT) associated with P_i.  If P_i escapes, then its
2277    name tag and the variables it points-to are call-clobbered.  Finally, if
2278    P_i escapes and we could not determine where it points to, then all the
2279    variables in the same alias set as *P_i are marked call-clobbered.  This
2280    is necessary because we must assume that P_i may take the address of any
2281    variable in the same alias set.  */
2282
2283 static void
2284 compute_flow_sensitive_aliasing (struct alias_info *ai)
2285 {
2286   size_t i;
2287   tree ptr;
2288   
2289   timevar_push (TV_FLOW_SENSITIVE);
2290   
2291   for (i = 0; VEC_iterate (tree, ai->processed_ptrs, i, ptr); i++)
2292     {
2293       if (!find_what_p_points_to (ptr))
2294         set_pt_anything (ptr);
2295     }
2296
2297   create_name_tags ();
2298
2299   for (i = 0; VEC_iterate (tree, ai->processed_ptrs, i, ptr); i++)
2300     {
2301       struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
2302
2303       /* Set up aliasing information for PTR's name memory tag (if it has
2304          one).  Note that only pointers that have been dereferenced will
2305          have a name memory tag.  */
2306       if (pi->name_mem_tag && pi->pt_vars)
2307         {
2308           if (!bitmap_empty_p (pi->pt_vars))
2309             union_alias_set_into (pi->name_mem_tag, pi->pt_vars);
2310         }
2311     }
2312   timevar_pop (TV_FLOW_SENSITIVE);
2313 }
2314
2315
2316 /* Return TRUE if at least one symbol in TAG2's alias set is also
2317    present in TAG1's alias set.  */
2318
2319 static bool
2320 have_common_aliases_p (bitmap tag1aliases, bitmap tag2aliases)
2321 {
2322
2323   /* This is the old behavior of have_common_aliases_p, which is to
2324      return false if both sets are empty, or one set is and the other
2325      isn't.  */
2326   if (tag1aliases == NULL || tag2aliases == NULL)
2327     return false;
2328
2329   return bitmap_intersect_p (tag1aliases, tag2aliases);
2330 }
2331
2332 /* Compute type-based alias sets.  Traverse all the pointers and
2333    addressable variables found in setup_pointers_and_addressables.
2334    
2335    For every pointer P in AI->POINTERS and addressable variable V in
2336    AI->ADDRESSABLE_VARS, add V to the may-alias sets of P's symbol
2337    memory tag (SMT) if their alias sets conflict.  V is then marked as
2338    an aliased symbol so that the operand scanner knows that statements
2339    containing V have aliased operands.  */
2340
2341 static void
2342 compute_flow_insensitive_aliasing (struct alias_info *ai)
2343 {
2344   referenced_var_iterator rvi;
2345   tree var;
2346   size_t i;
2347
2348   timevar_push (TV_FLOW_INSENSITIVE);
2349   /* For every pointer P, determine which addressable variables may alias
2350      with P's symbol memory tag.  */
2351   for (i = 0; i < ai->num_pointers; i++)
2352     {
2353       size_t j;
2354       struct alias_map_d *p_map = ai->pointers[i];
2355       tree tag = symbol_mem_tag (p_map->var);
2356       tree var;
2357
2358       for (j = 0; j < ai->num_addressable_vars; j++)
2359         {
2360           struct alias_map_d *v_map;
2361           var_ann_t v_ann;
2362           bool tag_stored_p, var_stored_p;
2363           
2364           v_map = ai->addressable_vars[j];
2365           var = v_map->var;
2366           v_ann = var_ann (var);
2367
2368           /* Skip memory tags and variables that have never been
2369              written to.  We also need to check if the variables are
2370              call-clobbered because they may be overwritten by
2371              function calls.  */
2372           tag_stored_p = pointer_set_contains (ai->written_vars, tag)
2373                          || is_call_clobbered (tag);
2374           var_stored_p = pointer_set_contains (ai->written_vars, var)
2375                          || is_call_clobbered (var);
2376           if (!tag_stored_p && !var_stored_p)
2377             continue;
2378              
2379           if (may_alias_p (p_map->var, p_map->set, var, v_map->set, false))
2380             {
2381               /* Add VAR to TAG's may-aliases set.  */
2382               add_may_alias (tag, var);
2383             }
2384         }
2385     }
2386
2387   /* Since this analysis is based exclusively on symbols, it fails to
2388      handle cases where two pointers P and Q have different memory
2389      tags with conflicting alias set numbers but no aliased symbols in
2390      common.
2391
2392      For example, suppose that we have two memory tags SMT.1 and SMT.2
2393      such that
2394      
2395                 may-aliases (SMT.1) = { a }
2396                 may-aliases (SMT.2) = { b }
2397
2398      and the alias set number of SMT.1 conflicts with that of SMT.2.
2399      Since they don't have symbols in common, loads and stores from
2400      SMT.1 and SMT.2 will seem independent of each other, which will
2401      lead to the optimizers making invalid transformations (see
2402      testsuite/gcc.c-torture/execute/pr15262-[12].c).
2403
2404      To avoid this problem, we do a final traversal of AI->POINTERS
2405      looking for pairs of pointers that have no aliased symbols in
2406      common and yet have conflicting alias set numbers.  */
2407   for (i = 0; i < ai->num_pointers; i++)
2408     {
2409       size_t j;
2410       struct alias_map_d *p_map1 = ai->pointers[i];
2411       tree tag1 = symbol_mem_tag (p_map1->var);
2412       bitmap may_aliases1 = MTAG_ALIASES (tag1);
2413
2414       for (j = 0; j < ai->num_pointers; j++)
2415         {
2416           struct alias_map_d *p_map2 = ai->pointers[j];
2417           tree tag2 = symbol_mem_tag (p_map2->var);
2418           bitmap may_aliases2 = may_aliases (tag2);
2419
2420           /* By convention tags don't alias themselves.  */
2421           if (tag1 == tag2)
2422             continue;
2423
2424           /* If the pointers may not point to each other, do nothing.  */
2425           if (!may_alias_p (p_map1->var, p_map1->set, tag2, p_map2->set, true))
2426             continue;
2427
2428           /* The two pointers may alias each other.  If they already have
2429              symbols in common, do nothing.  */
2430           if (have_common_aliases_p (may_aliases1, may_aliases2))
2431             continue;
2432
2433           add_may_alias (tag1, tag2);
2434         }
2435     }
2436
2437   /* We have to add all HEAP variables to all SMTs aliases bitmaps.
2438      As we don't know which effective type the HEAP will have we cannot
2439      do better here and we need the conflicts with obfuscated pointers
2440      (a simple (*(int[n] *)ptr)[i] will do, with ptr from a VLA array
2441      allocation).  */
2442   for (i = 0; i < ai->num_pointers; i++)
2443     {
2444       struct alias_map_d *p_map = ai->pointers[i];
2445       tree tag = symbol_mem_tag (p_map->var);
2446
2447       FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
2448         {
2449           if (var_ann (var)->is_heapvar)
2450             add_may_alias (tag, var);
2451         }
2452     }
2453
2454   timevar_pop (TV_FLOW_INSENSITIVE);
2455 }
2456
2457
2458 /* Create a new alias set entry for VAR in AI->ADDRESSABLE_VARS.  */
2459
2460 static void
2461 create_alias_map_for (tree var, struct alias_info *ai)
2462 {
2463   struct alias_map_d *alias_map;
2464   alias_map = XCNEW (struct alias_map_d);
2465   alias_map->var = var;
2466   alias_map->set = get_alias_set (var);
2467   ai->addressable_vars[ai->num_addressable_vars++] = alias_map;
2468 }
2469
2470
2471 /* Update related alias information kept in AI.  This is used when
2472    building name tags, alias sets and deciding grouping heuristics.
2473    STMT is the statement to process.  This function also updates
2474    ADDRESSABLE_VARS.  */
2475
2476 static void
2477 update_alias_info_1 (gimple stmt, struct alias_info *ai)
2478 {
2479   bitmap addr_taken;
2480   use_operand_p use_p;
2481   ssa_op_iter iter;
2482   bool stmt_dereferences_ptr_p;
2483   enum escape_type stmt_escape_type = is_escape_site (stmt);
2484   struct mem_ref_stats_d *mem_ref_stats = gimple_mem_ref_stats (cfun);
2485
2486   stmt_dereferences_ptr_p = false;
2487
2488   if (stmt_escape_type == ESCAPE_TO_CALL
2489       || stmt_escape_type == ESCAPE_TO_PURE_CONST)
2490     {
2491       mem_ref_stats->num_call_sites++;
2492       if (stmt_escape_type == ESCAPE_TO_PURE_CONST)
2493         mem_ref_stats->num_pure_const_call_sites++;
2494     }
2495   else if (stmt_escape_type == ESCAPE_TO_ASM)
2496     mem_ref_stats->num_asm_sites++;
2497
2498   /* Mark all the variables whose address are taken by the statement.  */
2499   addr_taken = gimple_addresses_taken (stmt);
2500   if (addr_taken)
2501     bitmap_ior_into (gimple_addressable_vars (cfun), addr_taken);
2502
2503   /* Process each operand use.  For pointers, determine whether they
2504      are dereferenced by the statement, or whether their value
2505      escapes, etc.  */
2506   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
2507     {
2508       tree op, var;
2509       var_ann_t v_ann;
2510       struct ptr_info_def *pi;
2511       unsigned num_uses, num_loads, num_stores;
2512
2513       op = USE_FROM_PTR (use_p);
2514
2515       /* If STMT is a PHI node, OP may be an ADDR_EXPR.  If so, add it
2516          to the set of addressable variables.  */
2517       if (TREE_CODE (op) == ADDR_EXPR)
2518         {
2519           bitmap addressable_vars = gimple_addressable_vars (cfun);
2520
2521           gcc_assert (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI);
2522           gcc_assert (addressable_vars);
2523
2524           /* PHI nodes don't have annotations for pinning the set
2525              of addresses taken, so we collect them here.
2526
2527              FIXME, should we allow PHI nodes to have annotations
2528              so that they can be treated like regular statements?
2529              Currently, they are treated as second-class
2530              statements.  */
2531           add_to_addressable_set (TREE_OPERAND (op, 0), &addressable_vars);
2532           continue;
2533         }
2534
2535       /* Ignore constants (they may occur in PHI node arguments).  */
2536       if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
2537         continue;
2538
2539       var = SSA_NAME_VAR (op);
2540       v_ann = var_ann (var);
2541
2542       /* The base variable of an SSA name must be a GIMPLE register, and thus
2543          it cannot be aliased.  */
2544       gcc_assert (!may_be_aliased (var));
2545
2546       /* We are only interested in pointers.  */
2547       if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (op)))
2548         continue;
2549
2550       pi = get_ptr_info (op);
2551
2552       /* Add OP to AI->PROCESSED_PTRS, if it's not there already.  */
2553       if (!TEST_BIT (ai->ssa_names_visited, SSA_NAME_VERSION (op)))
2554         {
2555           SET_BIT (ai->ssa_names_visited, SSA_NAME_VERSION (op));
2556           VEC_safe_push (tree, heap, ai->processed_ptrs, op);
2557         }
2558
2559       /* If STMT is a PHI node, then it will not have pointer
2560          dereferences and it will not be an escape point.  */
2561       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2562         continue;
2563
2564       /* Determine whether OP is a dereferenced pointer, and if STMT
2565          is an escape point, whether OP escapes.  */
2566       count_uses_and_derefs (op, stmt, &num_uses, &num_loads, &num_stores);
2567
2568       /* For directly dereferenced pointers we can apply
2569          TBAA-pruning to their points-to set.  We may not count the
2570          implicit dereferences &PTR->FLD here.  */
2571       if (num_loads + num_stores > 0)
2572         pi->is_dereferenced = 1;
2573
2574       /* Handle a corner case involving address expressions of the
2575          form '&PTR->FLD'.  The problem with these expressions is that
2576          they do not represent a dereference of PTR.  However, if some
2577          other transformation propagates them into an INDIRECT_REF
2578          expression, we end up with '*(&PTR->FLD)' which is folded
2579          into 'PTR->FLD'.
2580
2581          So, if the original code had no other dereferences of PTR,
2582          the aliaser will not create memory tags for it, and when
2583          &PTR->FLD gets propagated to INDIRECT_REF expressions, the
2584          memory operations will receive no VDEF/VUSE operands.
2585
2586          One solution would be to have count_uses_and_derefs consider
2587          &PTR->FLD a dereference of PTR.  But that is wrong, since it
2588          is not really a dereference but an offset calculation.
2589
2590          What we do here is to recognize these special ADDR_EXPR
2591          nodes.  Since these expressions are never GIMPLE values (they
2592          are not GIMPLE invariants), they can only appear on the RHS
2593          of an assignment and their base address is always an
2594          INDIRECT_REF expression.  */
2595       if (is_gimple_assign (stmt)
2596           && gimple_assign_rhs_code (stmt) == ADDR_EXPR
2597           && !is_gimple_val (gimple_assign_rhs1 (stmt)))
2598         {
2599           /* If the RHS if of the form &PTR->FLD and PTR == OP, then
2600              this represents a potential dereference of PTR.  */
2601           tree rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2602           tree base = get_base_address (TREE_OPERAND (rhs, 0));
2603           if (TREE_CODE (base) == INDIRECT_REF
2604               && TREE_OPERAND (base, 0) == op)
2605             num_loads++;
2606         }
2607
2608       if (num_loads + num_stores > 0)
2609         {
2610           /* Mark OP as dereferenced.  In a subsequent pass,
2611              dereferenced pointers that point to a set of
2612              variables will be assigned a name tag to alias
2613              all the variables OP points to.  */
2614           pi->memory_tag_needed = 1;
2615
2616           /* ???  For always executed direct dereferences we can
2617              apply TBAA-pruning to their escape set.  */
2618
2619           /* If this is a store operation, mark OP as being
2620              dereferenced to store, otherwise mark it as being
2621              dereferenced to load.  */
2622           if (num_stores > 0)
2623             pointer_set_insert (ai->dereferenced_ptrs_store, var);
2624           else
2625             pointer_set_insert (ai->dereferenced_ptrs_load, var);
2626
2627           /* Update the frequency estimate for all the dereferences of
2628              pointer OP.  */
2629           update_mem_sym_stats_from_stmt (op, stmt, num_loads, num_stores);
2630
2631           /* Indicate that STMT contains pointer dereferences.  */
2632           stmt_dereferences_ptr_p = true;
2633         }
2634
2635       if (stmt_escape_type != NO_ESCAPE && num_loads + num_stores < num_uses)
2636         {
2637           /* If STMT is an escape point and STMT contains at
2638              least one direct use of OP, then the value of OP
2639              escapes and so the pointed-to variables need to
2640              be marked call-clobbered.  */
2641           pi->value_escapes_p = 1;
2642           pi->escape_mask |= stmt_escape_type;
2643
2644           /* If the statement makes a function call, assume
2645              that pointer OP will be dereferenced in a store
2646              operation inside the called function.  */
2647           if (is_gimple_call (stmt)
2648               || stmt_escape_type == ESCAPE_STORED_IN_GLOBAL)
2649             {
2650               pointer_set_insert (ai->dereferenced_ptrs_store, var);
2651               pi->memory_tag_needed = 1;
2652             }
2653         }
2654     }
2655
2656   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2657     return;
2658
2659   /* Mark stored variables in STMT as being written to and update the
2660      memory reference stats for all memory symbols referenced by STMT.  */
2661   if (gimple_references_memory_p (stmt))
2662     {
2663       unsigned i;
2664       bitmap_iterator bi;
2665
2666       mem_ref_stats->num_mem_stmts++;
2667
2668       /* Notice that we only update memory reference stats for symbols
2669          loaded and stored by the statement if the statement does not
2670          contain pointer dereferences and it is not a call/asm site.
2671          This is to avoid double accounting problems when creating
2672          memory partitions.  After computing points-to information,
2673          pointer dereference statistics are used to update the
2674          reference stats of the pointed-to variables, so here we
2675          should only update direct references to symbols.
2676
2677          Indirect references are not updated here for two reasons: (1)
2678          The first time we compute alias information, the sets
2679          LOADED/STORED are empty for pointer dereferences, (2) After
2680          partitioning, LOADED/STORED may have references to
2681          partitions, not the original pointed-to variables.  So, if we
2682          always counted LOADED/STORED here and during partitioning, we
2683          would count many symbols more than once.
2684
2685          This does cause some imprecision when a statement has a
2686          combination of direct symbol references and pointer
2687          dereferences (e.g., MEMORY_VAR = *PTR) or if a call site has
2688          memory symbols in its argument list, but these cases do not
2689          occur so frequently as to constitute a serious problem.  */
2690       if (gimple_stored_syms (stmt))
2691         EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (gimple_stored_syms (stmt), 0, i, bi)
2692           {
2693             tree sym = referenced_var (i);
2694             pointer_set_insert (ai->written_vars, sym);
2695             if (!stmt_dereferences_ptr_p
2696                 && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_CALL
2697                 && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_PURE_CONST
2698                 && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_ASM)
2699               update_mem_sym_stats_from_stmt (sym, stmt, 0, 1);
2700           }
2701
2702       if (!stmt_dereferences_ptr_p
2703           && gimple_loaded_syms (stmt)
2704           && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_CALL
2705           && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_PURE_CONST
2706           && stmt_escape_type != ESCAPE_TO_ASM)
2707         EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (gimple_loaded_syms (stmt), 0, i, bi)
2708           update_mem_sym_stats_from_stmt (referenced_var (i), stmt, 1, 0);
2709     }
2710 }
2711
2712 /* Update various related attributes like escaped addresses,
2713    pointer dereferences for loads and stores.  This is used
2714    when creating name tags and alias sets.  */
2715
2716 static void
2717 update_alias_info (struct alias_info *ai)
2718 {
2719   basic_block bb;
2720
2721   FOR_EACH_BB (bb)
2722     {
2723       gimple_stmt_iterator gsi;
2724       gimple phi;
2725
2726       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
2727         {
2728           phi = gsi_stmt (gsi);
2729           if (is_gimple_reg (PHI_RESULT (phi)))
2730             update_alias_info_1 (phi, ai);
2731         }
2732
2733       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
2734         update_alias_info_1 (gsi_stmt (gsi), ai);
2735     }
2736 }
2737
2738 /* Create memory tags for all the dereferenced pointers and build the
2739    ADDRESSABLE_VARS and POINTERS arrays used for building the may-alias
2740    sets.  Based on the address escape and points-to information collected
2741    earlier, this pass will also clear the TREE_ADDRESSABLE flag from those
2742    variables whose address is not needed anymore.  */
2743
2744 static void
2745 setup_pointers_and_addressables (struct alias_info *ai)
2746 {
2747   size_t num_addressable_vars, num_pointers;
2748   referenced_var_iterator rvi;
2749   tree var;
2750   VEC (tree, heap) *varvec = NULL;
2751   safe_referenced_var_iterator srvi;
2752
2753   /* Size up the arrays ADDRESSABLE_VARS and POINTERS.  */
2754   num_addressable_vars = num_pointers = 0;
2755   
2756   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
2757     {
2758       if (may_be_aliased (var))
2759         num_addressable_vars++;
2760
2761       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (var)))
2762         {
2763           /* Since we don't keep track of volatile variables, assume that
2764              these pointers are used in indirect store operations.  */
2765           if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
2766             pointer_set_insert (ai->dereferenced_ptrs_store, var);
2767
2768           num_pointers++;
2769         }
2770     }
2771
2772   /* Create ADDRESSABLE_VARS and POINTERS.  Note that these arrays are
2773      always going to be slightly bigger than we actually need them
2774      because some TREE_ADDRESSABLE variables will be marked
2775      non-addressable below and only pointers with unique symbol tags are
2776      going to be added to POINTERS.  */
2777   ai->addressable_vars = XCNEWVEC (struct alias_map_d *, num_addressable_vars);
2778   ai->pointers = XCNEWVEC (struct alias_map_d *, num_pointers);
2779   ai->num_addressable_vars = 0;
2780   ai->num_pointers = 0;
2781
2782   FOR_EACH_REFERENCED_VAR_SAFE (var, varvec, srvi)
2783     {
2784       /* Name memory tags already have flow-sensitive aliasing
2785          information, so they need not be processed by
2786          compute_flow_insensitive_aliasing.  Similarly, symbol memory
2787          tags are already accounted for when we process their
2788          associated pointer. 
2789       
2790          Structure fields, on the other hand, have to have some of this
2791          information processed for them, but it's pointless to mark them
2792          non-addressable (since they are fake variables anyway).  */
2793       if (MTAG_P (var))
2794         continue;
2795
2796       /* Remove the ADDRESSABLE flag from every addressable variable whose
2797          address is not needed anymore.  This is caused by the propagation
2798          of ADDR_EXPR constants into INDIRECT_REF expressions and the
2799          removal of dead pointer assignments done by the early scalar
2800          cleanup passes.  */
2801       if (TREE_ADDRESSABLE (var))
2802         {
2803           if (!bitmap_bit_p (gimple_addressable_vars (cfun), DECL_UID (var))
2804               && TREE_CODE (var) != RESULT_DECL
2805               && !is_global_var (var))
2806             {
2807               bool okay_to_mark = true;
2808
2809               /* Since VAR is now a regular GIMPLE register, we will need
2810                  to rename VAR into SSA afterwards.  */
2811               mark_sym_for_renaming (var);
2812
2813               /* The address of VAR is not needed, remove the
2814                  addressable bit, so that it can be optimized as a
2815                  regular variable.  */
2816               if (okay_to_mark)
2817                 {
2818                   /* The memory partition holding VAR will no longer
2819                      contain VAR, and statements referencing it will need
2820                      to be updated.  */
2821                   if (memory_partition (var))
2822                     mark_sym_for_renaming (memory_partition (var));
2823
2824                   mark_non_addressable (var);
2825                 }
2826             }
2827         }
2828
2829       /* Global variables and addressable locals may be aliased.  Create an
2830          entry in ADDRESSABLE_VARS for VAR.  */
2831       if (may_be_aliased (var))
2832         {
2833           create_alias_map_for (var, ai);
2834           mark_sym_for_renaming (var);
2835         }
2836
2837       /* Add pointer variables that have been dereferenced to the POINTERS
2838          array and create a symbol memory tag for them.  */
2839       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (var)))
2840         {
2841           if ((pointer_set_contains (ai->dereferenced_ptrs_store, var)
2842                || pointer_set_contains (ai->dereferenced_ptrs_load, var)))
2843             {
2844               tree tag, old_tag;
2845               var_ann_t t_ann;
2846
2847               /* If pointer VAR still doesn't have a memory tag
2848                  associated with it, create it now or re-use an
2849                  existing one.  */
2850               tag = get_smt_for (var, ai);
2851               t_ann = var_ann (tag);
2852
2853               /* The symbol tag will need to be renamed into SSA
2854                  afterwards. Note that we cannot do this inside
2855                  get_smt_for because aliasing may run multiple times
2856                  and we only create symbol tags the first time.  */
2857               mark_sym_for_renaming (tag);
2858
2859               /* Similarly, if pointer VAR used to have another type
2860                  tag, we will need to process it in the renamer to
2861                  remove the stale virtual operands.  */
2862               old_tag = symbol_mem_tag (var);
2863               if (old_tag)
2864                 mark_sym_for_renaming (old_tag);
2865
2866               /* Associate the tag with pointer VAR.  */
2867               set_symbol_mem_tag (var, tag);
2868
2869               /* If pointer VAR has been used in a store operation,
2870                  then its memory tag must be marked as written-to.  */
2871               if (pointer_set_contains (ai->dereferenced_ptrs_store, var))
2872                 pointer_set_insert (ai->written_vars, tag);
2873             }
2874           else
2875             {
2876               /* The pointer has not been dereferenced.  If it had a
2877                  symbol memory tag, remove it and mark the old tag for
2878                  renaming to remove it out of the IL.  */
2879               tree tag = symbol_mem_tag (var);
2880               if (tag)
2881                 {
2882                   mark_sym_for_renaming (tag);
2883                   set_symbol_mem_tag (var, NULL_TREE);
2884                 }
2885             }
2886         }
2887     }
2888
2889   VEC_free (tree, heap, varvec);
2890 }
2891
2892
2893 /* Determine whether to use .GLOBAL_VAR to model call clobbering
2894    semantics.  If the function makes no references to global
2895    variables and contains at least one call to a non-pure function,
2896    then we need to mark the side-effects of the call using .GLOBAL_VAR
2897    to represent all possible global memory referenced by the callee.  */
2898
2899 static void
2900 maybe_create_global_var (void)
2901 {
2902   /* No need to create it, if we have one already.  */
2903   if (gimple_global_var (cfun) == NULL_TREE)
2904     {
2905       struct mem_ref_stats_d *stats = gimple_mem_ref_stats (cfun);
2906
2907       /* Create .GLOBAL_VAR if there are no call-clobbered
2908          variables and the program contains a mixture of pure/const
2909          and regular function calls.  This is to avoid the problem
2910          described in PR 20115:
2911
2912               int X;
2913               int func_pure (void) { return X; }
2914               int func_non_pure (int a) { X += a; }
2915               int foo ()
2916               {
2917                 int a = func_pure ();
2918                 func_non_pure (a);
2919                 a = func_pure ();
2920                 return a;
2921               }
2922
2923          Since foo() has no call-clobbered variables, there is
2924          no relationship between the calls to func_pure and
2925          func_non_pure.  Since func_pure has no side-effects, value
2926          numbering optimizations elide the second call to func_pure.
2927          So, if we have some pure/const and some regular calls in the
2928          program we create .GLOBAL_VAR to avoid missing these
2929          relations.  */
2930       if (bitmap_empty_p (gimple_call_clobbered_vars (cfun))
2931           && stats->num_call_sites > 0
2932           && stats->num_pure_const_call_sites > 0
2933           && stats->num_call_sites > stats->num_pure_const_call_sites)
2934         create_global_var ();
2935     }
2936 }
2937
2938
2939 /* Return TRUE if pointer PTR may point to variable VAR.
2940    
2941    MEM_ALIAS_SET is the alias set for the memory location pointed-to by PTR
2942         This is needed because when checking for type conflicts we are
2943         interested in the alias set of the memory location pointed-to by
2944         PTR.  The alias set of PTR itself is irrelevant.
2945    
2946    VAR_ALIAS_SET is the alias set for VAR.  */
2947
2948 bool
2949 may_alias_p (tree ptr, alias_set_type mem_alias_set,
2950              tree var, alias_set_type var_alias_set,
2951              bool alias_set_only)
2952 {
2953   tree mem;
2954
2955   alias_stats.alias_queries++;
2956   alias_stats.simple_queries++;
2957
2958   /* By convention, a variable cannot alias itself.  */
2959   mem = symbol_mem_tag (ptr);
2960   if (mem == var)
2961     {
2962       alias_stats.alias_noalias++;
2963       alias_stats.simple_resolved++;
2964       return false;
2965     }
2966
2967   /* If -fargument-noalias-global is > 2, pointer arguments may
2968      not point to anything else.  */
2969   if (flag_argument_noalias > 2 && TREE_CODE (ptr) == PARM_DECL)
2970     {
2971       alias_stats.alias_noalias++;
2972       alias_stats.simple_resolved++;
2973       return false;
2974     }
2975
2976   /* If -fargument-noalias-global is > 1, pointer arguments may
2977      not point to global variables.  */
2978   if (flag_argument_noalias > 1 && is_global_var (var)
2979       && TREE_CODE (ptr) == PARM_DECL)
2980     {
2981       alias_stats.alias_noalias++;
2982       alias_stats.simple_resolved++;
2983       return false;
2984     }
2985
2986   /* If either MEM or VAR is a read-only global and the other one
2987      isn't, then PTR cannot point to VAR.  */
2988   if ((unmodifiable_var_p (mem) && !unmodifiable_var_p (var))
2989       || (unmodifiable_var_p (var) && !unmodifiable_var_p (mem)))
2990     {
2991       alias_stats.alias_noalias++;
2992       alias_stats.simple_resolved++;
2993       return false;
2994     }
2995
2996   /* If the pointed to memory has alias set zero, or the pointer
2997      is ref-all, or the pointer decl is marked that no TBAA is to
2998      be applied, the MEM can alias VAR.  */
2999   if (mem_alias_set == 0
3000       || DECL_POINTER_ALIAS_SET (ptr) == 0
3001       || TYPE_REF_CAN_ALIAS_ALL (TREE_TYPE (ptr))
3002       || DECL_NO_TBAA_P (ptr))
3003     {
3004       alias_stats.alias_mayalias++;
3005       alias_stats.simple_resolved++;
3006       return true;
3007     }
3008
3009   gcc_assert (TREE_CODE (mem) == SYMBOL_MEMORY_TAG);
3010
3011   alias_stats.tbaa_queries++;
3012
3013   /* If the alias sets don't conflict then MEM cannot alias VAR.  */
3014   if (mem_alias_set != var_alias_set
3015       && !alias_set_subset_of (mem_alias_set, var_alias_set))
3016     {
3017       alias_stats.alias_noalias++;
3018       alias_stats.tbaa_resolved++;
3019       return false;
3020     }
3021
3022   /* If VAR is a record or union type, PTR cannot point into VAR
3023      unless there is some explicit address operation in the
3024      program that can reference a field of the type pointed-to by
3025      PTR.  This also assumes that the types of both VAR and PTR
3026      are contained within the compilation unit, and that there is
3027      no fancy addressing arithmetic associated with any of the
3028      types involved.  */
3029   if (mem_alias_set != 0 && var_alias_set != 0)
3030     {
3031       tree ptr_type = TREE_TYPE (ptr);
3032       tree var_type = TREE_TYPE (var);
3033       
3034       /* The star count is -1 if the type at the end of the
3035          pointer_to chain is not a record or union type. */ 
3036       if (!alias_set_only && 
3037           0 /* FIXME tuples ipa_type_escape_star_count_of_interesting_type (var_type) >= 0*/)
3038         {
3039           int ptr_star_count = 0;
3040
3041           /* ipa_type_escape_star_count_of_interesting_type is a
3042              little too restrictive for the pointer type, need to
3043              allow pointers to primitive types as long as those
3044              types cannot be pointers to everything.  */
3045           while (POINTER_TYPE_P (ptr_type))
3046             {
3047               /* Strip the *s off.  */ 
3048               ptr_type = TREE_TYPE (ptr_type);
3049               ptr_star_count++;
3050             }
3051           
3052           /* There does not appear to be a better test to see if
3053              the pointer type was one of the pointer to everything
3054              types.  */
3055           if (ptr_star_count > 0)
3056             {
3057               alias_stats.structnoaddress_queries++;
3058               if (ipa_type_escape_field_does_not_clobber_p (var_type, 
3059                                                             TREE_TYPE (ptr)))
3060                 {
3061                   alias_stats.structnoaddress_resolved++;
3062                   alias_stats.alias_noalias++;
3063                   return false;
3064                 }
3065             }
3066           else if (ptr_star_count == 0)
3067             {
3068               /* If PTR_TYPE was not really a pointer to type, it cannot 
3069                  alias.  */ 
3070               alias_stats.structnoaddress_queries++;
3071               alias_stats.structnoaddress_resolved++;
3072               alias_stats.alias_noalias++;
3073               return false;
3074             }
3075         }
3076     }
3077
3078   alias_stats.alias_mayalias++;
3079   return true;
3080 }
3081
3082 /* Return true, if PTR may point to a global variable.  */
3083
3084 bool
3085 may_point_to_global_var (tree ptr)
3086 {
3087   struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
3088
3089   /* If we do not have points-to information for this variable,
3090      we have to punt.  */
3091   if (!pi
3092       || !pi->name_mem_tag)
3093     return true;
3094
3095   /* The name memory tag is marked as global variable if the points-to
3096      set contains a global variable.  */
3097   return is_global_var (pi->name_mem_tag);
3098 }
3099
3100 /* Add ALIAS to the set of variables that may alias VAR.  */
3101
3102 static void
3103 add_may_alias (tree var, tree alias)
3104 {
3105   /* Don't allow self-referential aliases.  */
3106   gcc_assert (var != alias);
3107
3108   /* ALIAS must be addressable if it's being added to an alias set.  */
3109 #if 1
3110   TREE_ADDRESSABLE (alias) = 1;
3111 #else
3112   gcc_assert (may_be_aliased (alias));
3113 #endif
3114
3115   /* VAR must be a symbol or a name tag.  */
3116   gcc_assert (TREE_CODE (var) == SYMBOL_MEMORY_TAG
3117               || TREE_CODE (var) == NAME_MEMORY_TAG);
3118
3119   if (MTAG_ALIASES (var) == NULL)
3120     MTAG_ALIASES (var) = BITMAP_ALLOC (&alias_bitmap_obstack);
3121   
3122   bitmap_set_bit (MTAG_ALIASES (var), DECL_UID (alias));
3123 }
3124
3125
3126 /* Mark pointer PTR as pointing to an arbitrary memory location.  */
3127
3128 static void
3129 set_pt_anything (tree ptr)
3130 {
3131   struct ptr_info_def *pi = get_ptr_info (ptr);
3132
3133   pi->pt_anything = 1;
3134   /* Anything includes global memory.  */
3135   pi->pt_global_mem = 1;
3136   pi->pt_vars = NULL;
3137
3138   /* The pointer used to have a name tag, but we now found it pointing
3139      to an arbitrary location.  The name tag needs to be renamed and
3140      disassociated from PTR.  */
3141   if (pi->name_mem_tag)
3142     {
3143       mark_sym_for_renaming (pi->name_mem_tag);
3144       pi->name_mem_tag = NULL_TREE;
3145     }
3146 }
3147
3148
3149 /* Return true if STMT is an "escape" site from the current function.  Escape
3150    sites those statements which might expose the address of a variable
3151    outside the current function.  STMT is an escape site iff:
3152
3153         1- STMT is a function call, or
3154         2- STMT is an __asm__ expression, or
3155         3- STMT is an assignment to a non-local variable, or
3156         4- STMT is a return statement.
3157
3158    Return the type of escape site found, if we found one, or NO_ESCAPE
3159    if none.  */
3160
3161 enum escape_type
3162 is_escape_site (gimple stmt)
3163 {
3164   if (is_gimple_call (stmt))
3165     {
3166       if (gimple_call_flags (stmt) & (ECF_PURE | ECF_CONST))
3167         return ESCAPE_TO_PURE_CONST;
3168
3169       return ESCAPE_TO_CALL;
3170     }
3171   else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_ASM)
3172     return ESCAPE_TO_ASM;
3173   else if (is_gimple_assign (stmt))
3174     {
3175       tree lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
3176
3177       /* Get to the base of _REF nodes.  */
3178       if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
3179         lhs = get_base_address (lhs);
3180
3181       /* If we couldn't recognize the LHS of the assignment, assume that it
3182          is a non-local store.  */
3183       if (lhs == NULL_TREE)
3184         return ESCAPE_UNKNOWN;
3185
3186       if (gimple_assign_cast_p (stmt))
3187         {
3188           tree from = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (stmt));
3189           tree to = TREE_TYPE (lhs);
3190
3191           /* If the RHS is a conversion between a pointer and an integer, the
3192              pointer escapes since we can't track the integer.  */
3193           if (POINTER_TYPE_P (from) && !POINTER_TYPE_P (to))
3194             return ESCAPE_BAD_CAST;
3195         }
3196
3197       /* If the LHS is an SSA name, it can't possibly represent a non-local
3198          memory store.  */
3199       if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME)
3200         return NO_ESCAPE;
3201
3202       /* If the LHS is a non-global decl, it isn't a non-local memory store.
3203          If the LHS escapes, the RHS escape is dealt with in the PTA solver.  */
3204       if (DECL_P (lhs)
3205           && !is_global_var (lhs))
3206         return NO_ESCAPE;
3207
3208       /* FIXME: LHS is not an SSA_NAME.  Even if it's an assignment to a
3209          local variables we cannot be sure if it will escape, because we
3210          don't have information about objects not in SSA form.  Need to
3211          implement something along the lines of
3212
3213          J.-D. Choi, M. Gupta, M. J. Serrano, V. C. Sreedhar, and S. P.
3214          Midkiff, ``Escape analysis for java,'' in Proceedings of the
3215          Conference on Object-Oriented Programming Systems, Languages, and
3216          Applications (OOPSLA), pp. 1-19, 1999.  */
3217       return ESCAPE_STORED_IN_GLOBAL;
3218     }
3219   else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_RETURN)
3220     return ESCAPE_TO_RETURN;
3221
3222   return NO_ESCAPE;
3223 }
3224
3225 /* Create a new memory tag of type TYPE.
3226    Does NOT push it into the current binding.  */
3227
3228 tree
3229 create_tag_raw (enum tree_code code, tree type, const char *prefix)
3230 {
3231   tree tmp_var;
3232
3233   tmp_var = build_decl (code, create_tmp_var_name (prefix), type);
3234
3235   /* Memory tags are always writable and non-static.  */
3236   TREE_READONLY (tmp_var) = 0;
3237   TREE_STATIC (tmp_var) = 0;
3238
3239   /* It doesn't start out global.  */
3240   MTAG_GLOBAL (tmp_var) = 0;
3241   TREE_USED (tmp_var) = 1;
3242
3243   return tmp_var;
3244 }
3245
3246 /* Create a new memory tag of type TYPE.  If IS_TYPE_TAG is true, the tag
3247    is considered to represent all the pointers whose pointed-to types are
3248    in the same alias set class.  Otherwise, the tag represents a single
3249    SSA_NAME pointer variable.  */
3250
3251 static tree
3252 create_memory_tag (tree type, bool is_type_tag)
3253 {
3254   tree tag = create_tag_raw (is_type_tag ? SYMBOL_MEMORY_TAG : NAME_MEMORY_TAG,
3255                              type, (is_type_tag) ? "SMT" : "NMT");
3256
3257   /* By default, memory tags are local variables.  Alias analysis will
3258      determine whether they should be considered globals.  */
3259   DECL_CONTEXT (tag) = current_function_decl;
3260
3261   /* Memory tags are by definition addressable.  */
3262   TREE_ADDRESSABLE (tag) = 1;
3263
3264   set_symbol_mem_tag (tag, NULL_TREE);
3265
3266   /* Add the tag to the symbol table.  */
3267   add_referenced_var (tag);
3268
3269   return tag;
3270 }
3271
3272
3273 /* Create a name memory tag to represent a specific SSA_NAME pointer P_i.
3274    This is used if P_i has been found to point to a specific set of
3275    variables or to a non-aliased memory location like the address returned
3276    by malloc functions.  */
3277
3278 static tree
3279 get_nmt_for (tree ptr)
3280 {
3281   struct ptr_info_def *pi = get_ptr_info (ptr);
3282   tree tag = pi->name_mem_tag;
3283
3284   if (tag == NULL_TREE)
3285     tag = create_memory_tag (TREE_TYPE (TREE_TYPE (ptr)), false);
3286   return tag;
3287 }
3288
3289
3290 /* Return the symbol memory tag associated to pointer PTR.  A memory
3291    tag is an artificial variable that represents the memory location
3292    pointed-to by PTR.  It is used to model the effects of pointer
3293    de-references on addressable variables.
3294    
3295    AI points to the data gathered during alias analysis.  This
3296    function populates the array AI->POINTERS.  */
3297
3298 static tree
3299 get_smt_for (tree ptr, struct alias_info *ai)
3300 {
3301   size_t i;
3302   tree tag;
3303   tree tag_type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (ptr));
3304   alias_set_type tag_set = get_alias_set (tag_type);
3305
3306   /* To avoid creating unnecessary memory tags, only create one memory tag
3307      per alias set class.  Note that it may be tempting to group
3308      memory tags based on conflicting alias sets instead of
3309      equivalence.  That would be wrong because alias sets are not
3310      necessarily transitive (as demonstrated by the libstdc++ test
3311      23_containers/vector/cons/4.cc).  Given three alias sets A, B, C
3312      such that conflicts (A, B) == true and conflicts (A, C) == true,
3313      it does not necessarily follow that conflicts (B, C) == true.  */
3314   for (i = 0, tag = NULL_TREE; i < ai->num_pointers; i++)
3315     {
3316       struct alias_map_d *curr = ai->pointers[i];
3317       tree curr_tag = symbol_mem_tag (curr->var);
3318       if (tag_set == curr->set)
3319         {
3320           tag = curr_tag;
3321           break;
3322         }
3323     }
3324
3325   /* If VAR cannot alias with any of the existing memory tags, create a new
3326      tag for PTR and add it to the POINTERS array.  */
3327   if (tag == NULL_TREE)
3328     {
3329       struct alias_map_d *alias_map;
3330
3331       /* If PTR did not have a symbol tag already, create a new SMT.*
3332          artificial variable representing the memory location
3333          pointed-to by PTR.  */
3334       tag = symbol_mem_tag (ptr);
3335       if (tag == NULL_TREE)
3336         tag = create_memory_tag (tag_type, true);
3337
3338       /* Add PTR to the POINTERS array.  Note that we are not interested in
3339          PTR's alias set.  Instead, we cache the alias set for the memory that
3340          PTR points to.  */
3341       alias_map = XCNEW (struct alias_map_d);
3342       alias_map->var = ptr;
3343       alias_map->set = tag_set;
3344       ai->pointers[ai->num_pointers++] = alias_map;
3345     }
3346
3347   /* If the pointed-to type is volatile, so is the tag.  */
3348   TREE_THIS_VOLATILE (tag) |= TREE_THIS_VOLATILE (tag_type);
3349
3350   /* Make sure that the symbol tag has the same alias set as the
3351      pointed-to type or at least accesses through the pointer will
3352      alias that set.  The latter can happen after the vectorizer
3353      created pointers of vector type.  */
3354   gcc_assert (tag_set == get_alias_set (tag)
3355               || alias_set_subset_of (tag_set, get_alias_set (tag)));
3356
3357   return tag;
3358 }
3359
3360
3361 /* Create GLOBAL_VAR, an artificial global variable to act as a
3362    representative of all the variables that may be clobbered by function
3363    calls.  */
3364
3365 static void
3366 create_global_var (void)
3367 {
3368   tree global_var = build_decl (VAR_DECL, get_identifier (".GLOBAL_VAR"),
3369                                 void_type_node);
3370   DECL_ARTIFICIAL (global_var) = 1;
3371   TREE_READONLY (global_var) = 0;
3372   DECL_EXTERNAL (global_var) = 1;
3373   TREE_STATIC (global_var) = 1;
3374   TREE_USED (global_var) = 1;
3375   DECL_CONTEXT (global_var) = NULL_TREE;
3376   TREE_THIS_VOLATILE (global_var) = 0;
3377   TREE_ADDRESSABLE (global_var) = 0;
3378
3379   create_var_ann (global_var);
3380   mark_call_clobbered (global_var, ESCAPE_UNKNOWN);
3381   add_referenced_var (global_var);
3382   mark_sym_for_renaming (global_var);
3383   cfun->gimple_df->global_var = global_var;
3384 }
3385
3386
3387 /* Dump alias statistics on FILE.  */
3388
3389 static void 
3390 dump_alias_stats (FILE *file)
3391 {
3392   const char *funcname
3393     = lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2);
3394   fprintf (file, "\nAlias statistics for %s\n\n", funcname);
3395   fprintf (file, "Total alias queries:\t%u\n", alias_stats.alias_queries);
3396   fprintf (file, "Total alias mayalias results:\t%u\n", 
3397            alias_stats.alias_mayalias);
3398   fprintf (file, "Total alias noalias results:\t%u\n",
3399            alias_stats.alias_noalias);
3400   fprintf (file, "Total simple queries:\t%u\n",
3401            alias_stats.simple_queries);
3402   fprintf (file, "Total simple resolved:\t%u\n",
3403            alias_stats.simple_resolved);
3404   fprintf (file, "Total TBAA queries:\t%u\n",
3405            alias_stats.tbaa_queries);
3406   fprintf (file, "Total TBAA resolved:\t%u\n",
3407            alias_stats.tbaa_resolved);
3408   fprintf (file, "Total non-addressable structure type queries:\t%u\n",
3409            alias_stats.structnoaddress_queries);
3410   fprintf (file, "Total non-addressable structure type resolved:\t%u\n",
3411            alias_stats.structnoaddress_resolved);
3412 }
3413   
3414
3415 /* Dump alias information on FILE.  */
3416
3417 void
3418 dump_alias_info (FILE *file)
3419 {
3420   size_t i;
3421   const char *funcname
3422     = lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2);
3423   referenced_var_iterator rvi;
3424   tree var;
3425
3426   fprintf (file, "\nAlias information for %s\n\n", funcname);
3427
3428   dump_memory_partitions (file);
3429
3430   fprintf (file, "\nFlow-insensitive alias information for %s\n\n", funcname);
3431
3432   fprintf (file, "Aliased symbols\n\n");
3433   
3434   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3435     {
3436       if (may_be_aliased (var))
3437         dump_variable (file, var);
3438     }
3439
3440   fprintf (file, "\nDereferenced pointers\n\n");
3441
3442   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3443     if (symbol_mem_tag (var))
3444       dump_variable (file, var);
3445
3446   fprintf (file, "\nSymbol memory tags\n\n");
3447   
3448   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3449     {
3450       if (TREE_CODE (var) == SYMBOL_MEMORY_TAG)
3451         dump_variable (file, var);
3452     }
3453
3454   fprintf (file, "\n\nFlow-sensitive alias information for %s\n\n", funcname);
3455
3456   fprintf (file, "SSA_NAME pointers\n\n");
3457   for (i = 1; i < num_ssa_names; i++)
3458     {
3459       tree ptr = ssa_name (i);
3460       struct ptr_info_def *pi;
3461       
3462       if (ptr == NULL_TREE)
3463         continue;
3464
3465       pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
3466       if (!SSA_NAME_IN_FREE_LIST (ptr)
3467           && pi
3468           && pi->name_mem_tag)
3469         dump_points_to_info_for (file, ptr);
3470     }
3471
3472   fprintf (file, "\nName memory tags\n\n");
3473   
3474   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3475     {
3476       if (TREE_CODE (var) == NAME_MEMORY_TAG)
3477         dump_variable (file, var);
3478     }
3479
3480   fprintf (file, "\n");
3481 }
3482
3483
3484 /* Dump alias information on stderr.  */
3485
3486 void
3487 debug_alias_info (void)
3488 {
3489   dump_alias_info (stderr);
3490 }
3491
3492
3493 /* Return the alias information associated with pointer T.  It creates a
3494    new instance if none existed.  */
3495
3496 struct ptr_info_def *
3497 get_ptr_info (tree t)
3498 {
3499   struct ptr_info_def *pi;
3500
3501   gcc_assert (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (t)));
3502
3503   pi = SSA_NAME_PTR_INFO (t);
3504   if (pi == NULL)
3505     {
3506       pi = GGC_CNEW (struct ptr_info_def);
3507       SSA_NAME_PTR_INFO (t) = pi;
3508     }
3509
3510   return pi;
3511 }
3512
3513 /* Dump points-to information for SSA_NAME PTR into FILE.  */
3514
3515 void
3516 dump_points_to_info_for (FILE *file, tree ptr)
3517 {
3518   struct ptr_info_def *pi = SSA_NAME_PTR_INFO (ptr);
3519
3520   print_generic_expr (file, ptr, dump_flags);
3521
3522   if (pi)
3523     {
3524       if (pi->name_mem_tag)
3525         {
3526           fprintf (file, ", name memory tag: ");
3527           print_generic_expr (file, pi->name_mem_tag, dump_flags);
3528         }
3529
3530       if (pi->is_dereferenced)
3531         fprintf (file, ", is dereferenced");
3532       else if (pi->memory_tag_needed)
3533         fprintf (file, ", is dereferenced in call");
3534
3535       if (pi->value_escapes_p)
3536         fprintf (file, ", its value escapes");
3537
3538       if (pi->pt_anything)
3539         fprintf (file, ", points-to anything");
3540
3541       if (pi->pt_null)
3542         fprintf (file, ", points-to NULL");
3543
3544       if (pi->pt_vars)
3545         {
3546           fprintf (file, ", points-to vars: ");
3547           dump_decl_set (file, pi->pt_vars);
3548         }
3549     }
3550
3551   fprintf (file, "\n");
3552 }
3553
3554
3555 /* Dump points-to information for VAR into stderr.  */
3556
3557 void
3558 debug_points_to_info_for (tree var)
3559 {
3560   dump_points_to_info_for (stderr, var);
3561 }
3562
3563
3564 /* Dump points-to information into FILE.  NOTE: This function is slow, as
3565    it needs to traverse the whole CFG looking for pointer SSA_NAMEs.  */
3566
3567 void
3568 dump_points_to_info (FILE *file ATTRIBUTE_UNUSED)
3569 {
3570   basic_block bb;
3571   gimple_stmt_iterator si;
3572   ssa_op_iter iter;
3573   const char *fname =
3574     lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2);
3575   referenced_var_iterator rvi;
3576   tree var;
3577
3578   fprintf (file, "\n\nPointed-to sets for pointers in %s\n\n", fname);
3579
3580   /* First dump points-to information for the default definitions of
3581      pointer variables.  This is necessary because default definitions are
3582      not part of the code.  */
3583   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3584     {
3585       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (var)))
3586         {
3587           tree def = gimple_default_def (cfun, var);
3588           if (def)
3589             dump_points_to_info_for (file, def);
3590         }
3591     }
3592
3593   /* Dump points-to information for every pointer defined in the program.  */
3594   FOR_EACH_BB (bb)
3595     {
3596       for (si = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (si); gsi_next (&si))
3597         {
3598           gimple phi = gsi_stmt (si);
3599           tree ptr = PHI_RESULT (phi);
3600           if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (ptr)))
3601             dump_points_to_info_for (file, ptr);
3602         }
3603
3604         for (si = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (si); gsi_next (&si))
3605           {
3606             gimple stmt = gsi_stmt (si);
3607             tree def;
3608             FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (def, stmt, iter, SSA_OP_DEF)
3609               if (TREE_CODE (def) == SSA_NAME
3610                   && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
3611                 dump_points_to_info_for (file, def);
3612           }
3613     }
3614
3615   fprintf (file, "\n");
3616 }
3617
3618
3619 /* Dump points-to info pointed to by PTO into STDERR.  */
3620
3621 void
3622 debug_points_to_info (void)
3623 {
3624   dump_points_to_info (stderr);
3625 }
3626
3627 /* Dump to FILE the list of variables that may be aliasing VAR.  */
3628
3629 void
3630 dump_may_aliases_for (FILE *file, tree var)
3631 {
3632   bitmap aliases;
3633   
3634   aliases = MTAG_ALIASES (var);
3635   if (aliases)
3636     {
3637       bitmap_iterator bi;
3638       unsigned int i;
3639       tree al;
3640
3641       fprintf (file, "{ ");
3642       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (aliases, 0, i, bi)
3643         {
3644           al = referenced_var (i);
3645           print_generic_expr (file, al, dump_flags);
3646           fprintf (file, " ");
3647         }
3648       fprintf (file, "}");
3649     }
3650 }
3651
3652
3653 /* Dump to stderr the list of variables that may be aliasing VAR.  */
3654
3655 void
3656 debug_may_aliases_for (tree var)
3657 {
3658   dump_may_aliases_for (stderr, var);
3659 }
3660
3661 /* Return true if VAR may be aliased.  */
3662
3663 bool
3664 may_be_aliased (tree var)
3665 {
3666   /* Obviously.  */
3667   if (TREE_ADDRESSABLE (var))
3668     return true;
3669
3670   /* Globally visible variables can have their addresses taken by other
3671      translation units.  */
3672   if (MTAG_P (var)
3673       && MTAG_GLOBAL (var))
3674     return true;
3675   else if (!MTAG_P (var)
3676            && (DECL_EXTERNAL (var) || TREE_PUBLIC (var)))
3677     return true;
3678
3679   /* Automatic variables can't have their addresses escape any other
3680      way.  This must be after the check for global variables, as
3681      extern declarations do not have TREE_STATIC set.  */
3682   if (!TREE_STATIC (var))
3683     return false;
3684
3685   return false;
3686 }
3687
3688 /* The following is based on code in add_stmt_operand to ensure that the
3689    same defs/uses/vdefs/vuses will be found after replacing a reference
3690    to var (or ARRAY_REF to var) with an INDIRECT_REF to ptr whose value
3691    is the address of var.  Return a memtag for the ptr, after adding the 
3692    proper may_aliases to it (which are the aliases of var, if it has any,
3693    or var itself).  */
3694
3695 static tree
3696 add_may_alias_for_new_tag (tree tag, tree var)
3697 {
3698   bitmap aliases = NULL;
3699   
3700   if (MTAG_P (var))
3701     aliases = may_aliases (var);
3702
3703   /* Case 1: |aliases| == 1  */
3704   if (aliases
3705       && bitmap_single_bit_set_p (aliases))
3706     {
3707       tree ali = referenced_var (bitmap_first_set_bit (aliases));
3708       if (TREE_CODE (ali) == SYMBOL_MEMORY_TAG)
3709         return ali;
3710     }
3711
3712   /* Case 2: |aliases| == 0  */
3713   if (aliases == NULL)
3714     add_may_alias (tag, var);
3715   else
3716     {
3717       /* Case 3: |aliases| > 1  */
3718       union_alias_set_into (tag, aliases);
3719     }
3720   return tag;
3721 }
3722
3723 /* Create a new symbol tag for PTR.  Construct the may-alias list of
3724    this type tag so that it has the aliasing of VAR according to the
3725    location accessed by EXPR.
3726
3727    Note, the set of aliases represented by the new symbol tag are not
3728    marked for renaming.  */
3729
3730 void
3731 new_type_alias (tree ptr, tree var, tree expr)
3732 {
3733   tree tag_type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (ptr));
3734   tree tag;
3735   tree ali = NULL_TREE;
3736   HOST_WIDE_INT offset, size, maxsize;
3737   tree ref;
3738
3739   gcc_assert (symbol_mem_tag (ptr) == NULL_TREE);
3740   gcc_assert (!MTAG_P (var));
3741
3742   ref = get_ref_base_and_extent (expr, &offset, &size, &maxsize);
3743   gcc_assert (ref);
3744
3745   tag = create_memory_tag (tag_type, true);
3746   set_symbol_mem_tag (ptr, tag);
3747
3748   ali = add_may_alias_for_new_tag (tag, var);
3749
3750   set_symbol_mem_tag (ptr, ali);
3751   MTAG_GLOBAL (tag) = is_global_var (var);
3752 }
3753
3754
3755 /* Reset the call_clobbered flags on our referenced vars.  In
3756    theory, this only needs to be done for globals.  */
3757
3758 static unsigned int
3759 reset_cc_flags (void)
3760 {
3761   tree var;
3762   referenced_var_iterator rvi;
3763
3764   FOR_EACH_REFERENCED_VAR (var, rvi)
3765     var_ann (var)->call_clobbered = false;
3766   return 0;
3767 }
3768
3769 struct gimple_opt_pass pass_reset_cc_flags =
3770 {
3771  {
3772   GIMPLE_PASS,
3773   NULL,          /* name */
3774   NULL,          /* gate */
3775   reset_cc_flags, /* execute */
3776   NULL,                  /* sub */
3777   NULL,                  /* next */
3778   0,                     /* static_pass_number */
3779   0,                     /* tv_id */
3780   PROP_referenced_vars |PROP_cfg, /* properties_required */
3781   0,                     /* properties_provided */
3782   0,                     /* properties_destroyed */
3783   0,                     /* todo_flags_start */
3784   0                      /* todo_flags_finish */
3785  }
3786 };
3787
3788
3789 /* A dummy pass to cause aliases to be computed via TODO_rebuild_alias.  */
3790
3791 struct gimple_opt_pass pass_build_alias =
3792 {
3793  {
3794   GIMPLE_PASS,
3795   "alias",                  /* name */
3796   NULL,                     /* gate */
3797   NULL,                     /* execute */
3798   NULL,                     /* sub */
3799   NULL,                     /* next */
3800   0,                        /* static_pass_number */
3801   0,                        /* tv_id */
3802   PROP_cfg | PROP_ssa,      /* properties_required */
3803   PROP_alias,               /* properties_provided */
3804   0,                        /* properties_destroyed */
3805   0,                        /* todo_flags_start */
3806   TODO_rebuild_alias | TODO_dump_func  /* todo_flags_finish */
3807  }
3808 };