OSDN Git Service

2010-10-08 Robert Dewar <dewar@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-im.c
1 /* Loop invariant motion.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file 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 "tm_p.h"
27 #include "basic-block.h"
28 #include "output.h"
29 #include "tree-pretty-print.h"
30 #include "gimple-pretty-print.h"
31 #include "tree-flow.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "domwalk.h"
36 #include "params.h"
37 #include "tree-pass.h"
38 #include "flags.h"
39 #include "hashtab.h"
40 #include "tree-affine.h"
41 #include "pointer-set.h"
42 #include "tree-ssa-propagate.h"
43
44 /* TODO:  Support for predicated code motion.  I.e.
45
46    while (1)
47      {
48        if (cond)
49          {
50            a = inv;
51            something;
52          }
53      }
54
55    Where COND and INV are is invariants, but evaluating INV may trap or be
56    invalid from some other reason if !COND.  This may be transformed to
57
58    if (cond)
59      a = inv;
60    while (1)
61      {
62        if (cond)
63          something;
64      }  */
65
66 /* A type for the list of statements that have to be moved in order to be able
67    to hoist an invariant computation.  */
68
69 struct depend
70 {
71   gimple stmt;
72   struct depend *next;
73 };
74
75 /* The auxiliary data kept for each statement.  */
76
77 struct lim_aux_data
78 {
79   struct loop *max_loop;        /* The outermost loop in that the statement
80                                    is invariant.  */
81
82   struct loop *tgt_loop;        /* The loop out of that we want to move the
83                                    invariant.  */
84
85   struct loop *always_executed_in;
86                                 /* The outermost loop for that we are sure
87                                    the statement is executed if the loop
88                                    is entered.  */
89
90   unsigned cost;                /* Cost of the computation performed by the
91                                    statement.  */
92
93   struct depend *depends;       /* List of statements that must be also hoisted
94                                    out of the loop when this statement is
95                                    hoisted; i.e. those that define the operands
96                                    of the statement and are inside of the
97                                    MAX_LOOP loop.  */
98 };
99
100 /* Maps statements to their lim_aux_data.  */
101
102 static struct pointer_map_t *lim_aux_data_map;
103
104 /* Description of a memory reference location.  */
105
106 typedef struct mem_ref_loc
107 {
108   tree *ref;                    /* The reference itself.  */
109   gimple stmt;                  /* The statement in that it occurs.  */
110 } *mem_ref_loc_p;
111
112 DEF_VEC_P(mem_ref_loc_p);
113 DEF_VEC_ALLOC_P(mem_ref_loc_p, heap);
114
115 /* The list of memory reference locations in a loop.  */
116
117 typedef struct mem_ref_locs
118 {
119   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs;
120 } *mem_ref_locs_p;
121
122 DEF_VEC_P(mem_ref_locs_p);
123 DEF_VEC_ALLOC_P(mem_ref_locs_p, heap);
124
125 /* Description of a memory reference.  */
126
127 typedef struct mem_ref
128 {
129   tree mem;                     /* The memory itself.  */
130   unsigned id;                  /* ID assigned to the memory reference
131                                    (its index in memory_accesses.refs_list)  */
132   hashval_t hash;               /* Its hash value.  */
133   bitmap stored;                /* The set of loops in that this memory location
134                                    is stored to.  */
135   VEC (mem_ref_locs_p, heap) *accesses_in_loop;
136                                 /* The locations of the accesses.  Vector
137                                    indexed by the loop number.  */
138   bitmap vops;                  /* Vops corresponding to this memory
139                                    location.  */
140
141   /* The following sets are computed on demand.  We keep both set and
142      its complement, so that we know whether the information was
143      already computed or not.  */
144   bitmap indep_loop;            /* The set of loops in that the memory
145                                    reference is independent, meaning:
146                                    If it is stored in the loop, this store
147                                      is independent on all other loads and
148                                      stores.
149                                    If it is only loaded, then it is independent
150                                      on all stores in the loop.  */
151   bitmap dep_loop;              /* The complement of INDEP_LOOP.  */
152
153   bitmap indep_ref;             /* The set of memory references on that
154                                    this reference is independent.  */
155   bitmap dep_ref;               /* The complement of DEP_REF.  */
156 } *mem_ref_p;
157
158 DEF_VEC_P(mem_ref_p);
159 DEF_VEC_ALLOC_P(mem_ref_p, heap);
160
161 DEF_VEC_P(bitmap);
162 DEF_VEC_ALLOC_P(bitmap, heap);
163
164 DEF_VEC_P(htab_t);
165 DEF_VEC_ALLOC_P(htab_t, heap);
166
167 /* Description of memory accesses in loops.  */
168
169 static struct
170 {
171   /* The hash table of memory references accessed in loops.  */
172   htab_t refs;
173
174   /* The list of memory references.  */
175   VEC (mem_ref_p, heap) *refs_list;
176
177   /* The set of memory references accessed in each loop.  */
178   VEC (bitmap, heap) *refs_in_loop;
179
180   /* The set of memory references accessed in each loop, including
181      subloops.  */
182   VEC (bitmap, heap) *all_refs_in_loop;
183
184   /* The set of virtual operands clobbered in a given loop.  */
185   VEC (bitmap, heap) *clobbered_vops;
186
187   /* Map from the pair (loop, virtual operand) to the set of refs that
188      touch the virtual operand in the loop.  */
189   VEC (htab_t, heap) *vop_ref_map;
190
191   /* Cache for expanding memory addresses.  */
192   struct pointer_map_t *ttae_cache;
193 } memory_accesses;
194
195 static bool ref_indep_loop_p (struct loop *, mem_ref_p);
196
197 /* Minimum cost of an expensive expression.  */
198 #define LIM_EXPENSIVE ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_LIM_EXPENSIVE))
199
200 /* The outermost loop for that execution of the header guarantees that the
201    block will be executed.  */
202 #define ALWAYS_EXECUTED_IN(BB) ((struct loop *) (BB)->aux)
203
204 static struct lim_aux_data *
205 init_lim_data (gimple stmt)
206 {
207   void **p = pointer_map_insert (lim_aux_data_map, stmt);
208
209   *p = XCNEW (struct lim_aux_data);
210   return (struct lim_aux_data *) *p;
211 }
212
213 static struct lim_aux_data *
214 get_lim_data (gimple stmt)
215 {
216   void **p = pointer_map_contains (lim_aux_data_map, stmt);
217   if (!p)
218     return NULL;
219
220   return (struct lim_aux_data *) *p;
221 }
222
223 /* Releases the memory occupied by DATA.  */
224
225 static void
226 free_lim_aux_data (struct lim_aux_data *data)
227 {
228   struct depend *dep, *next;
229
230   for (dep = data->depends; dep; dep = next)
231     {
232       next = dep->next;
233       free (dep);
234     }
235   free (data);
236 }
237
238 static void
239 clear_lim_data (gimple stmt)
240 {
241   void **p = pointer_map_contains (lim_aux_data_map, stmt);
242   if (!p)
243     return;
244
245   free_lim_aux_data ((struct lim_aux_data *) *p);
246   *p = NULL;
247 }
248
249 /* Calls CBCK for each index in memory reference ADDR_P.  There are two
250    kinds situations handled; in each of these cases, the memory reference
251    and DATA are passed to the callback:
252
253    Access to an array: ARRAY_{RANGE_}REF (base, index).  In this case we also
254    pass the pointer to the index to the callback.
255
256    Pointer dereference: INDIRECT_REF (addr).  In this case we also pass the
257    pointer to addr to the callback.
258
259    If the callback returns false, the whole search stops and false is returned.
260    Otherwise the function returns true after traversing through the whole
261    reference *ADDR_P.  */
262
263 bool
264 for_each_index (tree *addr_p, bool (*cbck) (tree, tree *, void *), void *data)
265 {
266   tree *nxt, *idx;
267
268   for (; ; addr_p = nxt)
269     {
270       switch (TREE_CODE (*addr_p))
271         {
272         case SSA_NAME:
273           return cbck (*addr_p, addr_p, data);
274
275         case MEM_REF:
276           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
277           return cbck (*addr_p, nxt, data);
278
279         case BIT_FIELD_REF:
280         case VIEW_CONVERT_EXPR:
281         case REALPART_EXPR:
282         case IMAGPART_EXPR:
283           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
284           break;
285
286         case COMPONENT_REF:
287           /* If the component has varying offset, it behaves like index
288              as well.  */
289           idx = &TREE_OPERAND (*addr_p, 2);
290           if (*idx
291               && !cbck (*addr_p, idx, data))
292             return false;
293
294           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
295           break;
296
297         case ARRAY_REF:
298         case ARRAY_RANGE_REF:
299           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
300           if (!cbck (*addr_p, &TREE_OPERAND (*addr_p, 1), data))
301             return false;
302           break;
303
304         case VAR_DECL:
305         case PARM_DECL:
306         case STRING_CST:
307         case RESULT_DECL:
308         case VECTOR_CST:
309         case COMPLEX_CST:
310         case INTEGER_CST:
311         case REAL_CST:
312         case FIXED_CST:
313         case CONSTRUCTOR:
314           return true;
315
316         case ADDR_EXPR:
317           gcc_assert (is_gimple_min_invariant (*addr_p));
318           return true;
319
320         case TARGET_MEM_REF:
321           idx = &TMR_BASE (*addr_p);
322           if (*idx
323               && !cbck (*addr_p, idx, data))
324             return false;
325           idx = &TMR_INDEX (*addr_p);
326           if (*idx
327               && !cbck (*addr_p, idx, data))
328             return false;
329           idx = &TMR_INDEX2 (*addr_p);
330           if (*idx
331               && !cbck (*addr_p, idx, data))
332             return false;
333           return true;
334
335         default:
336           gcc_unreachable ();
337         }
338     }
339 }
340
341 /* If it is possible to hoist the statement STMT unconditionally,
342    returns MOVE_POSSIBLE.
343    If it is possible to hoist the statement STMT, but we must avoid making
344    it executed if it would not be executed in the original program (e.g.
345    because it may trap), return MOVE_PRESERVE_EXECUTION.
346    Otherwise return MOVE_IMPOSSIBLE.  */
347
348 enum move_pos
349 movement_possibility (gimple stmt)
350 {
351   tree lhs;
352   enum move_pos ret = MOVE_POSSIBLE;
353
354   if (flag_unswitch_loops
355       && gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
356     {
357       /* If we perform unswitching, force the operands of the invariant
358          condition to be moved out of the loop.  */
359       return MOVE_POSSIBLE;
360     }
361
362   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
363       && gimple_phi_num_args (stmt) <= 2
364       && is_gimple_reg (gimple_phi_result (stmt))
365       && !SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (gimple_phi_result (stmt)))
366     return MOVE_POSSIBLE;
367
368   if (gimple_get_lhs (stmt) == NULL_TREE)
369     return MOVE_IMPOSSIBLE;
370
371   if (gimple_vdef (stmt))
372     return MOVE_IMPOSSIBLE;
373
374   if (stmt_ends_bb_p (stmt)
375       || gimple_has_volatile_ops (stmt)
376       || gimple_has_side_effects (stmt)
377       || stmt_could_throw_p (stmt))
378     return MOVE_IMPOSSIBLE;
379
380   if (is_gimple_call (stmt))
381     {
382       /* While pure or const call is guaranteed to have no side effects, we
383          cannot move it arbitrarily.  Consider code like
384
385          char *s = something ();
386
387          while (1)
388            {
389              if (s)
390                t = strlen (s);
391              else
392                t = 0;
393            }
394
395          Here the strlen call cannot be moved out of the loop, even though
396          s is invariant.  In addition to possibly creating a call with
397          invalid arguments, moving out a function call that is not executed
398          may cause performance regressions in case the call is costly and
399          not executed at all.  */
400       ret = MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
401       lhs = gimple_call_lhs (stmt);
402     }
403   else if (is_gimple_assign (stmt))
404     lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
405   else
406     return MOVE_IMPOSSIBLE;
407
408   if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
409       && SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (lhs))
410     return MOVE_IMPOSSIBLE;
411
412   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
413       || gimple_could_trap_p (stmt))
414     return MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
415
416   return ret;
417 }
418
419 /* Suppose that operand DEF is used inside the LOOP.  Returns the outermost
420    loop to that we could move the expression using DEF if it did not have
421    other operands, i.e. the outermost loop enclosing LOOP in that the value
422    of DEF is invariant.  */
423
424 static struct loop *
425 outermost_invariant_loop (tree def, struct loop *loop)
426 {
427   gimple def_stmt;
428   basic_block def_bb;
429   struct loop *max_loop;
430   struct lim_aux_data *lim_data;
431
432   if (!def)
433     return superloop_at_depth (loop, 1);
434
435   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
436     {
437       gcc_assert (is_gimple_min_invariant (def));
438       return superloop_at_depth (loop, 1);
439     }
440
441   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
442   def_bb = gimple_bb (def_stmt);
443   if (!def_bb)
444     return superloop_at_depth (loop, 1);
445
446   max_loop = find_common_loop (loop, def_bb->loop_father);
447
448   lim_data = get_lim_data (def_stmt);
449   if (lim_data != NULL && lim_data->max_loop != NULL)
450     max_loop = find_common_loop (max_loop,
451                                  loop_outer (lim_data->max_loop));
452   if (max_loop == loop)
453     return NULL;
454   max_loop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (max_loop) + 1);
455
456   return max_loop;
457 }
458
459 /* DATA is a structure containing information associated with a statement
460    inside LOOP.  DEF is one of the operands of this statement.
461
462    Find the outermost loop enclosing LOOP in that value of DEF is invariant
463    and record this in DATA->max_loop field.  If DEF itself is defined inside
464    this loop as well (i.e. we need to hoist it out of the loop if we want
465    to hoist the statement represented by DATA), record the statement in that
466    DEF is defined to the DATA->depends list.  Additionally if ADD_COST is true,
467    add the cost of the computation of DEF to the DATA->cost.
468
469    If DEF is not invariant in LOOP, return false.  Otherwise return TRUE.  */
470
471 static bool
472 add_dependency (tree def, struct lim_aux_data *data, struct loop *loop,
473                 bool add_cost)
474 {
475   gimple def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
476   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
477   struct loop *max_loop;
478   struct depend *dep;
479   struct lim_aux_data *def_data;
480
481   if (!def_bb)
482     return true;
483
484   max_loop = outermost_invariant_loop (def, loop);
485   if (!max_loop)
486     return false;
487
488   if (flow_loop_nested_p (data->max_loop, max_loop))
489     data->max_loop = max_loop;
490
491   def_data = get_lim_data (def_stmt);
492   if (!def_data)
493     return true;
494
495   if (add_cost
496       /* Only add the cost if the statement defining DEF is inside LOOP,
497          i.e. if it is likely that by moving the invariants dependent
498          on it, we will be able to avoid creating a new register for
499          it (since it will be only used in these dependent invariants).  */
500       && def_bb->loop_father == loop)
501     data->cost += def_data->cost;
502
503   dep = XNEW (struct depend);
504   dep->stmt = def_stmt;
505   dep->next = data->depends;
506   data->depends = dep;
507
508   return true;
509 }
510
511 /* Returns an estimate for a cost of statement STMT.  TODO -- the values here
512    are just ad-hoc constants.  The estimates should be based on target-specific
513    values.  */
514
515 static unsigned
516 stmt_cost (gimple stmt)
517 {
518   tree fndecl;
519   unsigned cost = 1;
520
521   /* Always try to create possibilities for unswitching.  */
522   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND
523       || gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
524     return LIM_EXPENSIVE;
525
526   /* Hoisting memory references out should almost surely be a win.  */
527   if (gimple_references_memory_p (stmt))
528     cost += 20;
529
530   if (is_gimple_call (stmt))
531     {
532       /* We should be hoisting calls if possible.  */
533
534       /* Unless the call is a builtin_constant_p; this always folds to a
535          constant, so moving it is useless.  */
536       fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
537       if (fndecl
538           && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
539           && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_CONSTANT_P)
540         return 0;
541
542       return cost + 20;
543     }
544
545   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
546     return cost;
547
548   switch (gimple_assign_rhs_code (stmt))
549     {
550     case MULT_EXPR:
551     case TRUNC_DIV_EXPR:
552     case CEIL_DIV_EXPR:
553     case FLOOR_DIV_EXPR:
554     case ROUND_DIV_EXPR:
555     case EXACT_DIV_EXPR:
556     case CEIL_MOD_EXPR:
557     case FLOOR_MOD_EXPR:
558     case ROUND_MOD_EXPR:
559     case TRUNC_MOD_EXPR:
560     case RDIV_EXPR:
561       /* Division and multiplication are usually expensive.  */
562       cost += 20;
563       break;
564
565     case LSHIFT_EXPR:
566     case RSHIFT_EXPR:
567       cost += 20;
568       break;
569
570     default:
571       break;
572     }
573
574   return cost;
575 }
576
577 /* Finds the outermost loop between OUTER and LOOP in that the memory reference
578    REF is independent.  If REF is not independent in LOOP, NULL is returned
579    instead.  */
580
581 static struct loop *
582 outermost_indep_loop (struct loop *outer, struct loop *loop, mem_ref_p ref)
583 {
584   struct loop *aloop;
585
586   if (bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
587     return NULL;
588
589   for (aloop = outer;
590        aloop != loop;
591        aloop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (aloop) + 1))
592     if (!bitmap_bit_p (ref->stored, aloop->num)
593         && ref_indep_loop_p (aloop, ref))
594       return aloop;
595
596   if (ref_indep_loop_p (loop, ref))
597     return loop;
598   else
599     return NULL;
600 }
601
602 /* If there is a simple load or store to a memory reference in STMT, returns
603    the location of the memory reference, and sets IS_STORE according to whether
604    it is a store or load.  Otherwise, returns NULL.  */
605
606 static tree *
607 simple_mem_ref_in_stmt (gimple stmt, bool *is_store)
608 {
609   tree *lhs;
610   enum tree_code code;
611
612   /* Recognize MEM = (SSA_NAME | invariant) and SSA_NAME = MEM patterns.  */
613   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
614     return NULL;
615
616   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
617
618   lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
619
620   if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME)
621     {
622       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_SINGLE_RHS
623           || !is_gimple_addressable (gimple_assign_rhs1 (stmt)))
624         return NULL;
625
626       *is_store = false;
627       return gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
628     }
629   else if (code == SSA_NAME
630            || (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS
631                && is_gimple_min_invariant (gimple_assign_rhs1 (stmt))))
632     {
633       *is_store = true;
634       return lhs;
635     }
636   else
637     return NULL;
638 }
639
640 /* Returns the memory reference contained in STMT.  */
641
642 static mem_ref_p
643 mem_ref_in_stmt (gimple stmt)
644 {
645   bool store;
646   tree *mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &store);
647   hashval_t hash;
648   mem_ref_p ref;
649
650   if (!mem)
651     return NULL;
652   gcc_assert (!store);
653
654   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
655   ref = (mem_ref_p) htab_find_with_hash (memory_accesses.refs, *mem, hash);
656
657   gcc_assert (ref != NULL);
658   return ref;
659 }
660
661 /* From a controlling predicate in DOM determine the arguments from
662    the PHI node PHI that are chosen if the predicate evaluates to
663    true and false and store them to *TRUE_ARG_P and *FALSE_ARG_P if
664    they are non-NULL.  Returns true if the arguments can be determined,
665    else return false.  */
666
667 static bool
668 extract_true_false_args_from_phi (basic_block dom, gimple phi,
669                                   tree *true_arg_p, tree *false_arg_p)
670 {
671   basic_block bb = gimple_bb (phi);
672   edge true_edge, false_edge, tem;
673   tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE;
674
675   /* We have to verify that one edge into the PHI node is dominated
676      by the true edge of the predicate block and the other edge
677      dominated by the false edge.  This ensures that the PHI argument
678      we are going to take is completely determined by the path we
679      take from the predicate block.  */
680   extract_true_false_edges_from_block (dom, &true_edge, &false_edge);
681   tem = EDGE_PRED (bb, 0);
682   if (tem == true_edge
683       || tem->src == true_edge->dest
684       || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
685                          tem->src, true_edge->dest))
686     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
687   else if (tem == false_edge
688            || tem->src == false_edge->dest
689            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
690                               tem->src, false_edge->dest))
691     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
692   else
693     return false;
694   tem = EDGE_PRED (bb, 1);
695   if (tem == true_edge
696       || tem->src == true_edge->dest
697       || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
698                          tem->src, true_edge->dest))
699     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
700   else if (tem == false_edge
701            || tem->src == false_edge->dest
702            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
703                               tem->src, false_edge->dest))
704     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
705   else
706     return false;
707   if (!arg0 || !arg1)
708     return false;
709
710   if (true_arg_p)
711     *true_arg_p = arg0;
712   if (false_arg_p)
713     *false_arg_p = arg1;
714
715   return true;
716 }
717
718 /* Determine the outermost loop to that it is possible to hoist a statement
719    STMT and store it to LIM_DATA (STMT)->max_loop.  To do this we determine
720    the outermost loop in that the value computed by STMT is invariant.
721    If MUST_PRESERVE_EXEC is true, additionally choose such a loop that
722    we preserve the fact whether STMT is executed.  It also fills other related
723    information to LIM_DATA (STMT).
724
725    The function returns false if STMT cannot be hoisted outside of the loop it
726    is defined in, and true otherwise.  */
727
728 static bool
729 determine_max_movement (gimple stmt, bool must_preserve_exec)
730 {
731   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
732   struct loop *loop = bb->loop_father;
733   struct loop *level;
734   struct lim_aux_data *lim_data = get_lim_data (stmt);
735   tree val;
736   ssa_op_iter iter;
737
738   if (must_preserve_exec)
739     level = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
740   else
741     level = superloop_at_depth (loop, 1);
742   lim_data->max_loop = level;
743
744   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
745     {
746       use_operand_p use_p;
747       unsigned min_cost = UINT_MAX;
748       unsigned total_cost = 0;
749       struct lim_aux_data *def_data;
750
751       /* We will end up promoting dependencies to be unconditionally
752          evaluated.  For this reason the PHI cost (and thus the
753          cost we remove from the loop by doing the invariant motion)
754          is that of the cheapest PHI argument dependency chain.  */
755       FOR_EACH_PHI_ARG (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
756         {
757           val = USE_FROM_PTR (use_p);
758           if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
759             continue;
760           if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
761             return false;
762           def_data = get_lim_data (SSA_NAME_DEF_STMT (val));
763           if (def_data)
764             {
765               min_cost = MIN (min_cost, def_data->cost);
766               total_cost += def_data->cost;
767             }
768         }
769
770       lim_data->cost += min_cost;
771
772       if (gimple_phi_num_args (stmt) > 1)
773         {
774           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
775           gimple cond;
776           if (gsi_end_p (gsi_last_bb (dom)))
777             return false;
778           cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
779           if (gimple_code (cond) != GIMPLE_COND)
780             return false;
781           /* Verify that this is an extended form of a diamond and
782              the PHI arguments are completely controlled by the
783              predicate in DOM.  */
784           if (!extract_true_false_args_from_phi (dom, stmt, NULL, NULL))
785             return false;
786
787           /* Fold in dependencies and cost of the condition.  */
788           FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, cond, iter, SSA_OP_USE)
789             {
790               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
791                 return false;
792               def_data = get_lim_data (SSA_NAME_DEF_STMT (val));
793               if (def_data)
794                 total_cost += def_data->cost;
795             }
796
797           /* We want to avoid unconditionally executing very expensive
798              operations.  As costs for our dependencies cannot be
799              negative just claim we are not invariand for this case.
800              We also are not sure whether the control-flow inside the
801              loop will vanish.  */
802           if (total_cost - min_cost >= 2 * LIM_EXPENSIVE
803               && !(min_cost != 0
804                    && total_cost / min_cost <= 2))
805             return false;
806
807           /* Assume that the control-flow in the loop will vanish.
808              ???  We should verify this and not artificially increase
809              the cost if that is not the case.  */
810           lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
811         }
812
813       return true;
814     }
815   else
816     FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, stmt, iter, SSA_OP_USE)
817       if (!add_dependency (val, lim_data, loop, true))
818         return false;
819
820   if (gimple_vuse (stmt))
821     {
822       mem_ref_p ref = mem_ref_in_stmt (stmt);
823
824       if (ref)
825         {
826           lim_data->max_loop
827                   = outermost_indep_loop (lim_data->max_loop, loop, ref);
828           if (!lim_data->max_loop)
829             return false;
830         }
831       else
832         {
833           if ((val = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
834             {
835               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
836                 return false;
837             }
838         }
839     }
840
841   lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
842
843   return true;
844 }
845
846 /* Suppose that some statement in ORIG_LOOP is hoisted to the loop LEVEL,
847    and that one of the operands of this statement is computed by STMT.
848    Ensure that STMT (together with all the statements that define its
849    operands) is hoisted at least out of the loop LEVEL.  */
850
851 static void
852 set_level (gimple stmt, struct loop *orig_loop, struct loop *level)
853 {
854   struct loop *stmt_loop = gimple_bb (stmt)->loop_father;
855   struct depend *dep;
856   struct lim_aux_data *lim_data;
857
858   stmt_loop = find_common_loop (orig_loop, stmt_loop);
859   lim_data = get_lim_data (stmt);
860   if (lim_data != NULL && lim_data->tgt_loop != NULL)
861     stmt_loop = find_common_loop (stmt_loop,
862                                   loop_outer (lim_data->tgt_loop));
863   if (flow_loop_nested_p (stmt_loop, level))
864     return;
865
866   gcc_assert (level == lim_data->max_loop
867               || flow_loop_nested_p (lim_data->max_loop, level));
868
869   lim_data->tgt_loop = level;
870   for (dep = lim_data->depends; dep; dep = dep->next)
871     set_level (dep->stmt, orig_loop, level);
872 }
873
874 /* Determines an outermost loop from that we want to hoist the statement STMT.
875    For now we chose the outermost possible loop.  TODO -- use profiling
876    information to set it more sanely.  */
877
878 static void
879 set_profitable_level (gimple stmt)
880 {
881   set_level (stmt, gimple_bb (stmt)->loop_father, get_lim_data (stmt)->max_loop);
882 }
883
884 /* Returns true if STMT is a call that has side effects.  */
885
886 static bool
887 nonpure_call_p (gimple stmt)
888 {
889   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_CALL)
890     return false;
891
892   return gimple_has_side_effects (stmt);
893 }
894
895 /* Rewrite a/b to a*(1/b).  Return the invariant stmt to process.  */
896
897 static gimple
898 rewrite_reciprocal (gimple_stmt_iterator *bsi)
899 {
900   gimple stmt, stmt1, stmt2;
901   tree var, name, lhs, type;
902   tree real_one;
903   gimple_stmt_iterator gsi;
904
905   stmt = gsi_stmt (*bsi);
906   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
907   type = TREE_TYPE (lhs);
908
909   var = create_tmp_var (type, "reciptmp");
910   add_referenced_var (var);
911   DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
912
913   /* For vectors, create a VECTOR_CST full of 1's.  */
914   if (TREE_CODE (type) == VECTOR_TYPE)
915     {
916       int i, len;
917       tree list = NULL_TREE;
918       real_one = build_real (TREE_TYPE (type), dconst1);
919       len = TYPE_VECTOR_SUBPARTS (type);
920       for (i = 0; i < len; i++)
921         list = tree_cons (NULL, real_one, list);
922       real_one = build_vector (type, list);
923     }
924   else
925     real_one = build_real (type, dconst1);
926
927   stmt1 = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR,
928                 var, real_one, gimple_assign_rhs2 (stmt));
929   name = make_ssa_name (var, stmt1);
930   gimple_assign_set_lhs (stmt1, name);
931
932   stmt2 = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, lhs, name,
933                                         gimple_assign_rhs1 (stmt));
934
935   /* Replace division stmt with reciprocal and multiply stmts.
936      The multiply stmt is not invariant, so update iterator
937      and avoid rescanning.  */
938   gsi = *bsi;
939   gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
940   gsi_replace (&gsi, stmt2, true);
941
942   /* Continue processing with invariant reciprocal statement.  */
943   return stmt1;
944 }
945
946 /* Check if the pattern at *BSI is a bittest of the form
947    (A >> B) & 1 != 0 and in this case rewrite it to A & (1 << B) != 0.  */
948
949 static gimple
950 rewrite_bittest (gimple_stmt_iterator *bsi)
951 {
952   gimple stmt, use_stmt, stmt1, stmt2;
953   tree lhs, var, name, t, a, b;
954   use_operand_p use;
955
956   stmt = gsi_stmt (*bsi);
957   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
958
959   /* Verify that the single use of lhs is a comparison against zero.  */
960   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
961       || !single_imm_use (lhs, &use, &use_stmt)
962       || gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_COND)
963     return stmt;
964   if (gimple_cond_lhs (use_stmt) != lhs
965       || (gimple_cond_code (use_stmt) != NE_EXPR
966           && gimple_cond_code (use_stmt) != EQ_EXPR)
967       || !integer_zerop (gimple_cond_rhs (use_stmt)))
968     return stmt;
969
970   /* Get at the operands of the shift.  The rhs is TMP1 & 1.  */
971   stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (stmt));
972   if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
973     return stmt;
974
975   /* There is a conversion in between possibly inserted by fold.  */
976   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (gimple_assign_rhs_code (stmt1)))
977     {
978       t = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
979       if (TREE_CODE (t) != SSA_NAME
980           || !has_single_use (t))
981         return stmt;
982       stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (t);
983       if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
984         return stmt;
985     }
986
987   /* Verify that B is loop invariant but A is not.  Verify that with
988      all the stmt walking we are still in the same loop.  */
989   if (gimple_assign_rhs_code (stmt1) != RSHIFT_EXPR
990       || loop_containing_stmt (stmt1) != loop_containing_stmt (stmt))
991     return stmt;
992
993   a = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
994   b = gimple_assign_rhs2 (stmt1);
995
996   if (outermost_invariant_loop (b, loop_containing_stmt (stmt1)) != NULL
997       && outermost_invariant_loop (a, loop_containing_stmt (stmt1)) == NULL)
998     {
999       gimple_stmt_iterator rsi;
1000
1001       /* 1 << B */
1002       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (a), "shifttmp");
1003       add_referenced_var (var);
1004       t = fold_build2 (LSHIFT_EXPR, TREE_TYPE (a),
1005                        build_int_cst (TREE_TYPE (a), 1), b);
1006       stmt1 = gimple_build_assign (var, t);
1007       name = make_ssa_name (var, stmt1);
1008       gimple_assign_set_lhs (stmt1, name);
1009
1010       /* A & (1 << B) */
1011       t = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, TREE_TYPE (a), a, name);
1012       stmt2 = gimple_build_assign (var, t);
1013       name = make_ssa_name (var, stmt2);
1014       gimple_assign_set_lhs (stmt2, name);
1015
1016       /* Replace the SSA_NAME we compare against zero.  Adjust
1017          the type of zero accordingly.  */
1018       SET_USE (use, name);
1019       gimple_cond_set_rhs (use_stmt, build_int_cst_type (TREE_TYPE (name), 0));
1020
1021       /* Don't use gsi_replace here, none of the new assignments sets
1022          the variable originally set in stmt.  Move bsi to stmt1, and
1023          then remove the original stmt, so that we get a chance to
1024          retain debug info for it.  */
1025       rsi = *bsi;
1026       gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
1027       gsi_insert_before (&rsi, stmt2, GSI_SAME_STMT);
1028       gsi_remove (&rsi, true);
1029
1030       return stmt1;
1031     }
1032
1033   return stmt;
1034 }
1035
1036
1037 /* Determine the outermost loops in that statements in basic block BB are
1038    invariant, and record them to the LIM_DATA associated with the statements.
1039    Callback for walk_dominator_tree.  */
1040
1041 static void
1042 determine_invariantness_stmt (struct dom_walk_data *dw_data ATTRIBUTE_UNUSED,
1043                               basic_block bb)
1044 {
1045   enum move_pos pos;
1046   gimple_stmt_iterator bsi;
1047   gimple stmt;
1048   bool maybe_never = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) == NULL;
1049   struct loop *outermost = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
1050   struct lim_aux_data *lim_data;
1051
1052   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1053     return;
1054
1055   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1056     fprintf (dump_file, "Basic block %d (loop %d -- depth %d):\n\n",
1057              bb->index, bb->loop_father->num, loop_depth (bb->loop_father));
1058
1059   /* Look at PHI nodes, but only if there is at most two.
1060      ???  We could relax this further by post-processing the inserted
1061      code and transforming adjacent cond-exprs with the same predicate
1062      to control flow again.  */
1063   bsi = gsi_start_phis (bb);
1064   if (!gsi_end_p (bsi)
1065       && ((gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))
1066           || (gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))))
1067     for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1068       {
1069         stmt = gsi_stmt (bsi);
1070
1071         pos = movement_possibility (stmt);
1072         if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1073           continue;
1074
1075         lim_data = init_lim_data (stmt);
1076         lim_data->always_executed_in = outermost;
1077
1078         if (!determine_max_movement (stmt, false))
1079           {
1080             lim_data->max_loop = NULL;
1081             continue;
1082           }
1083
1084         if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1085           {
1086             print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1087             fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1088                      loop_depth (lim_data->max_loop),
1089                      lim_data->cost);
1090           }
1091
1092         if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1093           set_profitable_level (stmt);
1094       }
1095
1096   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1097     {
1098       stmt = gsi_stmt (bsi);
1099
1100       pos = movement_possibility (stmt);
1101       if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1102         {
1103           if (nonpure_call_p (stmt))
1104             {
1105               maybe_never = true;
1106               outermost = NULL;
1107             }
1108           /* Make sure to note always_executed_in for stores to make
1109              store-motion work.  */
1110           else if (stmt_makes_single_store (stmt))
1111             {
1112               struct lim_aux_data *lim_data = init_lim_data (stmt);
1113               lim_data->always_executed_in = outermost;
1114             }
1115           continue;
1116         }
1117
1118       if (is_gimple_assign (stmt)
1119           && (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1120               == GIMPLE_BINARY_RHS))
1121         {
1122           tree op0 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1123           tree op1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1124           struct loop *ol1 = outermost_invariant_loop (op1,
1125                                         loop_containing_stmt (stmt));
1126
1127           /* If divisor is invariant, convert a/b to a*(1/b), allowing reciprocal
1128              to be hoisted out of loop, saving expensive divide.  */
1129           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1130               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR
1131               && flag_unsafe_math_optimizations
1132               && !flag_trapping_math
1133               && ol1 != NULL
1134               && outermost_invariant_loop (op0, ol1) == NULL)
1135             stmt = rewrite_reciprocal (&bsi);
1136
1137           /* If the shift count is invariant, convert (A >> B) & 1 to
1138              A & (1 << B) allowing the bit mask to be hoisted out of the loop
1139              saving an expensive shift.  */
1140           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1141               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == BIT_AND_EXPR
1142               && integer_onep (op1)
1143               && TREE_CODE (op0) == SSA_NAME
1144               && has_single_use (op0))
1145             stmt = rewrite_bittest (&bsi);
1146         }
1147
1148       lim_data = init_lim_data (stmt);
1149       lim_data->always_executed_in = outermost;
1150
1151       if (maybe_never && pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION)
1152         continue;
1153
1154       if (!determine_max_movement (stmt, pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION))
1155         {
1156           lim_data->max_loop = NULL;
1157           continue;
1158         }
1159
1160       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1161         {
1162           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1163           fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1164                    loop_depth (lim_data->max_loop),
1165                    lim_data->cost);
1166         }
1167
1168       if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1169         set_profitable_level (stmt);
1170     }
1171 }
1172
1173 /* For each statement determines the outermost loop in that it is invariant,
1174    statements on whose motion it depends and the cost of the computation.
1175    This information is stored to the LIM_DATA structure associated with
1176    each statement.  */
1177
1178 static void
1179 determine_invariantness (void)
1180 {
1181   struct dom_walk_data walk_data;
1182
1183   memset (&walk_data, 0, sizeof (struct dom_walk_data));
1184   walk_data.dom_direction = CDI_DOMINATORS;
1185   walk_data.before_dom_children = determine_invariantness_stmt;
1186
1187   init_walk_dominator_tree (&walk_data);
1188   walk_dominator_tree (&walk_data, ENTRY_BLOCK_PTR);
1189   fini_walk_dominator_tree (&walk_data);
1190 }
1191
1192 /* Hoist the statements in basic block BB out of the loops prescribed by
1193    data stored in LIM_DATA structures associated with each statement.  Callback
1194    for walk_dominator_tree.  */
1195
1196 static void
1197 move_computations_stmt (struct dom_walk_data *dw_data,
1198                         basic_block bb)
1199 {
1200   struct loop *level;
1201   gimple_stmt_iterator bsi;
1202   gimple stmt;
1203   unsigned cost = 0;
1204   struct lim_aux_data *lim_data;
1205
1206   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1207     return;
1208
1209   for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1210     {
1211       gimple new_stmt;
1212       stmt = gsi_stmt (bsi);
1213
1214       lim_data = get_lim_data (stmt);
1215       if (lim_data == NULL)
1216         {
1217           gsi_next (&bsi);
1218           continue;
1219         }
1220
1221       cost = lim_data->cost;
1222       level = lim_data->tgt_loop;
1223       clear_lim_data (stmt);
1224
1225       if (!level)
1226         {
1227           gsi_next (&bsi);
1228           continue;
1229         }
1230
1231       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1232         {
1233           fprintf (dump_file, "Moving PHI node\n");
1234           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1235           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1236                    cost, level->num);
1237         }
1238
1239       if (gimple_phi_num_args (stmt) == 1)
1240         {
1241           tree arg = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1242           new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (TREE_CODE (arg),
1243                                                    gimple_phi_result (stmt),
1244                                                    arg, NULL_TREE);
1245           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_phi_result (stmt)) = new_stmt;
1246         }
1247       else
1248         {
1249           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
1250           gimple cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
1251           tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE, t;
1252           /* Get the PHI arguments corresponding to the true and false
1253              edges of COND.  */
1254           extract_true_false_args_from_phi (dom, stmt, &arg0, &arg1);
1255           gcc_assert (arg0 && arg1);
1256           t = build2 (gimple_cond_code (cond), boolean_type_node,
1257                       gimple_cond_lhs (cond), gimple_cond_rhs (cond));
1258           t = build3 (COND_EXPR, TREE_TYPE (gimple_phi_result (stmt)),
1259                       t, arg0, arg1);
1260           new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (COND_EXPR,
1261                                                    gimple_phi_result (stmt),
1262                                                    t, NULL_TREE);
1263           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_phi_result (stmt)) = new_stmt;
1264           *((unsigned int *)(dw_data->global_data)) |= TODO_cleanup_cfg;
1265         }
1266       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), new_stmt);
1267       remove_phi_node (&bsi, false);
1268     }
1269
1270   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1271     {
1272       stmt = gsi_stmt (bsi);
1273
1274       lim_data = get_lim_data (stmt);
1275       if (lim_data == NULL)
1276         {
1277           gsi_next (&bsi);
1278           continue;
1279         }
1280
1281       cost = lim_data->cost;
1282       level = lim_data->tgt_loop;
1283       clear_lim_data (stmt);
1284
1285       if (!level)
1286         {
1287           gsi_next (&bsi);
1288           continue;
1289         }
1290
1291       /* We do not really want to move conditionals out of the loop; we just
1292          placed it here to force its operands to be moved if necessary.  */
1293       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1294         continue;
1295
1296       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1297         {
1298           fprintf (dump_file, "Moving statement\n");
1299           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1300           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1301                    cost, level->num);
1302         }
1303
1304       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1305       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), stmt);
1306       gsi_remove (&bsi, false);
1307     }
1308 }
1309
1310 /* Hoist the statements out of the loops prescribed by data stored in
1311    LIM_DATA structures associated with each statement.*/
1312
1313 static unsigned int
1314 move_computations (void)
1315 {
1316   struct dom_walk_data walk_data;
1317   unsigned int todo = 0;
1318
1319   memset (&walk_data, 0, sizeof (struct dom_walk_data));
1320   walk_data.global_data = &todo;
1321   walk_data.dom_direction = CDI_DOMINATORS;
1322   walk_data.before_dom_children = move_computations_stmt;
1323
1324   init_walk_dominator_tree (&walk_data);
1325   walk_dominator_tree (&walk_data, ENTRY_BLOCK_PTR);
1326   fini_walk_dominator_tree (&walk_data);
1327
1328   gsi_commit_edge_inserts ();
1329   if (need_ssa_update_p (cfun))
1330     rewrite_into_loop_closed_ssa (NULL, TODO_update_ssa);
1331
1332   return todo;
1333 }
1334
1335 /* Checks whether the statement defining variable *INDEX can be hoisted
1336    out of the loop passed in DATA.  Callback for for_each_index.  */
1337
1338 static bool
1339 may_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1340 {
1341   struct loop *loop = (struct loop *) data, *max_loop;
1342
1343   /* If REF is an array reference, check also that the step and the lower
1344      bound is invariant in LOOP.  */
1345   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1346     {
1347       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1348       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1349
1350       max_loop = outermost_invariant_loop (step, loop);
1351       if (!max_loop)
1352         return false;
1353
1354       max_loop = outermost_invariant_loop (lbound, loop);
1355       if (!max_loop)
1356         return false;
1357     }
1358
1359   max_loop = outermost_invariant_loop (*index, loop);
1360   if (!max_loop)
1361     return false;
1362
1363   return true;
1364 }
1365
1366 /* If OP is SSA NAME, force the statement that defines it to be
1367    moved out of the LOOP.  ORIG_LOOP is the loop in that EXPR is used.  */
1368
1369 static void
1370 force_move_till_op (tree op, struct loop *orig_loop, struct loop *loop)
1371 {
1372   gimple stmt;
1373
1374   if (!op
1375       || is_gimple_min_invariant (op))
1376     return;
1377
1378   gcc_assert (TREE_CODE (op) == SSA_NAME);
1379
1380   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1381   if (gimple_nop_p (stmt))
1382     return;
1383
1384   set_level (stmt, orig_loop, loop);
1385 }
1386
1387 /* Forces statement defining invariants in REF (and *INDEX) to be moved out of
1388    the LOOP.  The reference REF is used in the loop ORIG_LOOP.  Callback for
1389    for_each_index.  */
1390
1391 struct fmt_data
1392 {
1393   struct loop *loop;
1394   struct loop *orig_loop;
1395 };
1396
1397 static bool
1398 force_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1399 {
1400   struct fmt_data *fmt_data = (struct fmt_data *) data;
1401
1402   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1403     {
1404       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1405       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1406
1407       force_move_till_op (step, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1408       force_move_till_op (lbound, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1409     }
1410
1411   force_move_till_op (*index, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1412
1413   return true;
1414 }
1415
1416 /* A hash function for struct mem_ref object OBJ.  */
1417
1418 static hashval_t
1419 memref_hash (const void *obj)
1420 {
1421   const struct mem_ref *const mem = (const struct mem_ref *) obj;
1422
1423   return mem->hash;
1424 }
1425
1426 /* An equality function for struct mem_ref object OBJ1 with
1427    memory reference OBJ2.  */
1428
1429 static int
1430 memref_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1431 {
1432   const struct mem_ref *const mem1 = (const struct mem_ref *) obj1;
1433
1434   return operand_equal_p (mem1->mem, (const_tree) obj2, 0);
1435 }
1436
1437 /* Releases list of memory reference locations ACCS.  */
1438
1439 static void
1440 free_mem_ref_locs (mem_ref_locs_p accs)
1441 {
1442   unsigned i;
1443   mem_ref_loc_p loc;
1444
1445   if (!accs)
1446     return;
1447
1448   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1449     free (loc);
1450   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs);
1451   free (accs);
1452 }
1453
1454 /* A function to free the mem_ref object OBJ.  */
1455
1456 static void
1457 memref_free (void *obj)
1458 {
1459   struct mem_ref *const mem = (struct mem_ref *) obj;
1460   unsigned i;
1461   mem_ref_locs_p accs;
1462
1463   BITMAP_FREE (mem->stored);
1464   BITMAP_FREE (mem->indep_loop);
1465   BITMAP_FREE (mem->dep_loop);
1466   BITMAP_FREE (mem->indep_ref);
1467   BITMAP_FREE (mem->dep_ref);
1468
1469   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_locs_p, mem->accesses_in_loop, i, accs)
1470     free_mem_ref_locs (accs);
1471   VEC_free (mem_ref_locs_p, heap, mem->accesses_in_loop);
1472
1473   BITMAP_FREE (mem->vops);
1474   free (mem);
1475 }
1476
1477 /* Allocates and returns a memory reference description for MEM whose hash
1478    value is HASH and id is ID.  */
1479
1480 static mem_ref_p
1481 mem_ref_alloc (tree mem, unsigned hash, unsigned id)
1482 {
1483   mem_ref_p ref = XNEW (struct mem_ref);
1484   ref->mem = mem;
1485   ref->id = id;
1486   ref->hash = hash;
1487   ref->stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1488   ref->indep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1489   ref->dep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1490   ref->indep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1491   ref->dep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1492   ref->accesses_in_loop = NULL;
1493   ref->vops = BITMAP_ALLOC (NULL);
1494
1495   return ref;
1496 }
1497
1498 /* Allocates and returns the new list of locations.  */
1499
1500 static mem_ref_locs_p
1501 mem_ref_locs_alloc (void)
1502 {
1503   mem_ref_locs_p accs = XNEW (struct mem_ref_locs);
1504   accs->locs = NULL;
1505   return accs;
1506 }
1507
1508 /* Records memory reference location *LOC in LOOP to the memory reference
1509    description REF.  The reference occurs in statement STMT.  */
1510
1511 static void
1512 record_mem_ref_loc (mem_ref_p ref, struct loop *loop, gimple stmt, tree *loc)
1513 {
1514   mem_ref_loc_p aref = XNEW (struct mem_ref_loc);
1515   mem_ref_locs_p accs;
1516   bitmap ril = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1517
1518   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1519       <= (unsigned) loop->num)
1520     VEC_safe_grow_cleared (mem_ref_locs_p, heap, ref->accesses_in_loop,
1521                            loop->num + 1);
1522   accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1523   if (!accs)
1524     {
1525       accs = mem_ref_locs_alloc ();
1526       VEC_replace (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num, accs);
1527     }
1528
1529   aref->stmt = stmt;
1530   aref->ref = loc;
1531
1532   VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs, aref);
1533   bitmap_set_bit (ril, ref->id);
1534 }
1535
1536 /* Marks reference REF as stored in LOOP.  */
1537
1538 static void
1539 mark_ref_stored (mem_ref_p ref, struct loop *loop)
1540 {
1541   for (;
1542        loop != current_loops->tree_root
1543        && !bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1544        loop = loop_outer (loop))
1545     bitmap_set_bit (ref->stored, loop->num);
1546 }
1547
1548 /* Gathers memory references in statement STMT in LOOP, storing the
1549    information about them in the memory_accesses structure.  Marks
1550    the vops accessed through unrecognized statements there as
1551    well.  */
1552
1553 static void
1554 gather_mem_refs_stmt (struct loop *loop, gimple stmt)
1555 {
1556   tree *mem = NULL;
1557   hashval_t hash;
1558   PTR *slot;
1559   mem_ref_p ref;
1560   tree vname;
1561   bool is_stored;
1562   bitmap clvops;
1563   unsigned id;
1564
1565   if (!gimple_vuse (stmt))
1566     return;
1567
1568   mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &is_stored);
1569   if (!mem)
1570     goto fail;
1571
1572   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
1573   slot = htab_find_slot_with_hash (memory_accesses.refs, *mem, hash, INSERT);
1574
1575   if (*slot)
1576     {
1577       ref = (mem_ref_p) *slot;
1578       id = ref->id;
1579     }
1580   else
1581     {
1582       id = VEC_length (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list);
1583       ref = mem_ref_alloc (*mem, hash, id);
1584       VEC_safe_push (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list, ref);
1585       *slot = ref;
1586
1587       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1588         {
1589           fprintf (dump_file, "Memory reference %u: ", id);
1590           print_generic_expr (dump_file, ref->mem, TDF_SLIM);
1591           fprintf (dump_file, "\n");
1592         }
1593     }
1594   if (is_stored)
1595     mark_ref_stored (ref, loop);
1596
1597   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1598     bitmap_set_bit (ref->vops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1599   record_mem_ref_loc (ref, loop, stmt, mem);
1600   return;
1601
1602 fail:
1603   clvops = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1604   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1605     bitmap_set_bit (clvops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1606 }
1607
1608 /* Gathers memory references in loops.  */
1609
1610 static void
1611 gather_mem_refs_in_loops (void)
1612 {
1613   gimple_stmt_iterator bsi;
1614   basic_block bb;
1615   struct loop *loop;
1616   loop_iterator li;
1617   bitmap clvo, clvi;
1618   bitmap lrefs, alrefs, alrefso;
1619
1620   FOR_EACH_BB (bb)
1621     {
1622       loop = bb->loop_father;
1623       if (loop == current_loops->tree_root)
1624         continue;
1625
1626       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1627         gather_mem_refs_stmt (loop, gsi_stmt (bsi));
1628     }
1629
1630   /* Propagate the information about clobbered vops and accessed memory
1631      references up the loop hierarchy.  */
1632   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1633     {
1634       lrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1635       alrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, loop->num);
1636       bitmap_ior_into (alrefs, lrefs);
1637
1638       if (loop_outer (loop) == current_loops->tree_root)
1639         continue;
1640
1641       clvi = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1642       clvo = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1643                         loop_outer (loop)->num);
1644       bitmap_ior_into (clvo, clvi);
1645
1646       alrefso = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1647                            loop_outer (loop)->num);
1648       bitmap_ior_into (alrefso, alrefs);
1649     }
1650 }
1651
1652 /* Element of the hash table that maps vops to memory references.  */
1653
1654 struct vop_to_refs_elt
1655 {
1656   /* DECL_UID of the vop.  */
1657   unsigned uid;
1658
1659   /* List of the all references.  */
1660   bitmap refs_all;
1661
1662   /* List of stored references.  */
1663   bitmap refs_stored;
1664 };
1665
1666 /* A hash function for struct vop_to_refs_elt object OBJ.  */
1667
1668 static hashval_t
1669 vtoe_hash (const void *obj)
1670 {
1671   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1672     (const struct vop_to_refs_elt *) obj;
1673
1674   return vtoe->uid;
1675 }
1676
1677 /* An equality function for struct vop_to_refs_elt object OBJ1 with
1678    uid of a vop OBJ2.  */
1679
1680 static int
1681 vtoe_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1682 {
1683   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1684     (const struct vop_to_refs_elt *) obj1;
1685   const unsigned *const uid = (const unsigned *) obj2;
1686
1687   return vtoe->uid == *uid;
1688 }
1689
1690 /* A function to free the struct vop_to_refs_elt object.  */
1691
1692 static void
1693 vtoe_free (void *obj)
1694 {
1695   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1696     (struct vop_to_refs_elt *) obj;
1697
1698   BITMAP_FREE (vtoe->refs_all);
1699   BITMAP_FREE (vtoe->refs_stored);
1700   free (vtoe);
1701 }
1702
1703 /* Records REF to hashtable VOP_TO_REFS for the index VOP.  STORED is true
1704    if the reference REF is stored.  */
1705
1706 static void
1707 record_vop_access (htab_t vop_to_refs, unsigned vop, unsigned ref, bool stored)
1708 {
1709   void **slot = htab_find_slot_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop, INSERT);
1710   struct vop_to_refs_elt *vtoe;
1711
1712   if (!*slot)
1713     {
1714       vtoe = XNEW (struct vop_to_refs_elt);
1715       vtoe->uid = vop;
1716       vtoe->refs_all = BITMAP_ALLOC (NULL);
1717       vtoe->refs_stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1718       *slot = vtoe;
1719     }
1720   else
1721     vtoe = (struct vop_to_refs_elt *) *slot;
1722
1723   bitmap_set_bit (vtoe->refs_all, ref);
1724   if (stored)
1725     bitmap_set_bit (vtoe->refs_stored, ref);
1726 }
1727
1728 /* Returns the set of references that access VOP according to the table
1729    VOP_TO_REFS.  */
1730
1731 static bitmap
1732 get_vop_accesses (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1733 {
1734   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1735     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1736   return vtoe->refs_all;
1737 }
1738
1739 /* Returns the set of stores that access VOP according to the table
1740    VOP_TO_REFS.  */
1741
1742 static bitmap
1743 get_vop_stores (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1744 {
1745   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1746     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1747   return vtoe->refs_stored;
1748 }
1749
1750 /* Adds REF to mapping from virtual operands to references in LOOP.  */
1751
1752 static void
1753 add_vop_ref_mapping (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
1754 {
1755   htab_t map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
1756   bool stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1757   bitmap clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1758                                loop->num);
1759   bitmap_iterator bi;
1760   unsigned vop;
1761
1762   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, vop, bi)
1763     {
1764       record_vop_access (map, vop, ref->id, stored);
1765     }
1766 }
1767
1768 /* Create a mapping from virtual operands to references that touch them
1769    in LOOP.  */
1770
1771 static void
1772 create_vop_ref_mapping_loop (struct loop *loop)
1773 {
1774   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1775   struct loop *sloop;
1776   bitmap_iterator bi;
1777   unsigned i;
1778   mem_ref_p ref;
1779
1780   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs, 0, i, bi)
1781     {
1782       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
1783       for (sloop = loop; sloop != current_loops->tree_root; sloop = loop_outer (sloop))
1784         add_vop_ref_mapping (sloop, ref);
1785     }
1786 }
1787
1788 /* For each non-clobbered virtual operand and each loop, record the memory
1789    references in this loop that touch the operand.  */
1790
1791 static void
1792 create_vop_ref_mapping (void)
1793 {
1794   loop_iterator li;
1795   struct loop *loop;
1796
1797   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1798     {
1799       create_vop_ref_mapping_loop (loop);
1800     }
1801 }
1802
1803 /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
1804
1805 static void
1806 analyze_memory_references (void)
1807 {
1808   unsigned i;
1809   bitmap empty;
1810   htab_t hempty;
1811
1812   memory_accesses.refs
1813           = htab_create (100, memref_hash, memref_eq, memref_free);
1814   memory_accesses.refs_list = NULL;
1815   memory_accesses.refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1816                                             number_of_loops ());
1817   memory_accesses.all_refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1818                                                 number_of_loops ());
1819   memory_accesses.clobbered_vops = VEC_alloc (bitmap, heap,
1820                                               number_of_loops ());
1821   memory_accesses.vop_ref_map = VEC_alloc (htab_t, heap,
1822                                            number_of_loops ());
1823
1824   for (i = 0; i < number_of_loops (); i++)
1825     {
1826       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1827       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, empty);
1828       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1829       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, empty);
1830       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1831       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, empty);
1832       hempty = htab_create (10, vtoe_hash, vtoe_eq, vtoe_free);
1833       VEC_quick_push (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, hempty);
1834     }
1835
1836   memory_accesses.ttae_cache = NULL;
1837
1838   gather_mem_refs_in_loops ();
1839   create_vop_ref_mapping ();
1840 }
1841
1842 /* Returns true if a region of size SIZE1 at position 0 and a region of
1843    size SIZE2 at position DIFF cannot overlap.  */
1844
1845 static bool
1846 cannot_overlap_p (aff_tree *diff, double_int size1, double_int size2)
1847 {
1848   double_int d, bound;
1849
1850   /* Unless the difference is a constant, we fail.  */
1851   if (diff->n != 0)
1852     return false;
1853
1854   d = diff->offset;
1855   if (double_int_negative_p (d))
1856     {
1857       /* The second object is before the first one, we succeed if the last
1858          element of the second object is before the start of the first one.  */
1859       bound = double_int_add (d, double_int_add (size2, double_int_minus_one));
1860       return double_int_negative_p (bound);
1861     }
1862   else
1863     {
1864       /* We succeed if the second object starts after the first one ends.  */
1865       return double_int_scmp (size1, d) <= 0;
1866     }
1867 }
1868
1869 /* Returns true if MEM1 and MEM2 may alias.  TTAE_CACHE is used as a cache in
1870    tree_to_aff_combination_expand.  */
1871
1872 static bool
1873 mem_refs_may_alias_p (tree mem1, tree mem2, struct pointer_map_t **ttae_cache)
1874 {
1875   /* Perform BASE + OFFSET analysis -- if MEM1 and MEM2 are based on the same
1876      object and their offset differ in such a way that the locations cannot
1877      overlap, then they cannot alias.  */
1878   double_int size1, size2;
1879   aff_tree off1, off2;
1880
1881   /* Perform basic offset and type-based disambiguation.  */
1882   if (!refs_may_alias_p (mem1, mem2))
1883     return false;
1884
1885   /* The expansion of addresses may be a bit expensive, thus we only do
1886      the check at -O2 and higher optimization levels.  */
1887   if (optimize < 2)
1888     return true;
1889
1890   get_inner_reference_aff (mem1, &off1, &size1);
1891   get_inner_reference_aff (mem2, &off2, &size2);
1892   aff_combination_expand (&off1, ttae_cache);
1893   aff_combination_expand (&off2, ttae_cache);
1894   aff_combination_scale (&off1, double_int_minus_one);
1895   aff_combination_add (&off2, &off1);
1896
1897   if (cannot_overlap_p (&off2, size1, size2))
1898     return false;
1899
1900   return true;
1901 }
1902
1903 /* Rewrites location LOC by TMP_VAR.  */
1904
1905 static void
1906 rewrite_mem_ref_loc (mem_ref_loc_p loc, tree tmp_var)
1907 {
1908   mark_virtual_ops_for_renaming (loc->stmt);
1909   *loc->ref = tmp_var;
1910   update_stmt (loc->stmt);
1911 }
1912
1913 /* Adds all locations of REF in LOOP and its subloops to LOCS.  */
1914
1915 static void
1916 get_all_locs_in_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref,
1917                       VEC (mem_ref_loc_p, heap) **locs)
1918 {
1919   mem_ref_locs_p accs;
1920   unsigned i;
1921   mem_ref_loc_p loc;
1922   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1923                            loop->num);
1924   struct loop *subloop;
1925
1926   if (!bitmap_bit_p (refs, ref->id))
1927     return;
1928
1929   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1930       > (unsigned) loop->num)
1931     {
1932       accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1933       if (accs)
1934         {
1935           FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1936             VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, *locs, loc);
1937         }
1938     }
1939
1940   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
1941     get_all_locs_in_loop (subloop, ref, locs);
1942 }
1943
1944 /* Rewrites all references to REF in LOOP by variable TMP_VAR.  */
1945
1946 static void
1947 rewrite_mem_refs (struct loop *loop, mem_ref_p ref, tree tmp_var)
1948 {
1949   unsigned i;
1950   mem_ref_loc_p loc;
1951   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
1952
1953   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
1954   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
1955     rewrite_mem_ref_loc (loc, tmp_var);
1956   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
1957 }
1958
1959 /* The name and the length of the currently generated variable
1960    for lsm.  */
1961 #define MAX_LSM_NAME_LENGTH 40
1962 static char lsm_tmp_name[MAX_LSM_NAME_LENGTH + 1];
1963 static int lsm_tmp_name_length;
1964
1965 /* Adds S to lsm_tmp_name.  */
1966
1967 static void
1968 lsm_tmp_name_add (const char *s)
1969 {
1970   int l = strlen (s) + lsm_tmp_name_length;
1971   if (l > MAX_LSM_NAME_LENGTH)
1972     return;
1973
1974   strcpy (lsm_tmp_name + lsm_tmp_name_length, s);
1975   lsm_tmp_name_length = l;
1976 }
1977
1978 /* Stores the name for temporary variable that replaces REF to
1979    lsm_tmp_name.  */
1980
1981 static void
1982 gen_lsm_tmp_name (tree ref)
1983 {
1984   const char *name;
1985
1986   switch (TREE_CODE (ref))
1987     {
1988     case MEM_REF:
1989       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1990       lsm_tmp_name_add ("_");
1991       break;
1992
1993     case ADDR_EXPR:
1994       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1995       break;
1996
1997     case BIT_FIELD_REF:
1998     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1999     case ARRAY_RANGE_REF:
2000       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2001       break;
2002
2003     case REALPART_EXPR:
2004       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2005       lsm_tmp_name_add ("_RE");
2006       break;
2007
2008     case IMAGPART_EXPR:
2009       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2010       lsm_tmp_name_add ("_IM");
2011       break;
2012
2013     case COMPONENT_REF:
2014       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2015       lsm_tmp_name_add ("_");
2016       name = get_name (TREE_OPERAND (ref, 1));
2017       if (!name)
2018         name = "F";
2019       lsm_tmp_name_add (name);
2020       break;
2021
2022     case ARRAY_REF:
2023       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2024       lsm_tmp_name_add ("_I");
2025       break;
2026
2027     case SSA_NAME:
2028       ref = SSA_NAME_VAR (ref);
2029       /* Fallthru.  */
2030
2031     case VAR_DECL:
2032     case PARM_DECL:
2033       name = get_name (ref);
2034       if (!name)
2035         name = "D";
2036       lsm_tmp_name_add (name);
2037       break;
2038
2039     case STRING_CST:
2040       lsm_tmp_name_add ("S");
2041       break;
2042
2043     case RESULT_DECL:
2044       lsm_tmp_name_add ("R");
2045       break;
2046
2047     case INTEGER_CST:
2048       /* Nothing.  */
2049       break;
2050
2051     default:
2052       gcc_unreachable ();
2053     }
2054 }
2055
2056 /* Determines name for temporary variable that replaces REF.
2057    The name is accumulated into the lsm_tmp_name variable.
2058    N is added to the name of the temporary.  */
2059
2060 char *
2061 get_lsm_tmp_name (tree ref, unsigned n)
2062 {
2063   char ns[2];
2064
2065   lsm_tmp_name_length = 0;
2066   gen_lsm_tmp_name (ref);
2067   lsm_tmp_name_add ("_lsm");
2068   if (n < 10)
2069     {
2070       ns[0] = '0' + n;
2071       ns[1] = 0;
2072       lsm_tmp_name_add (ns);
2073     }
2074   return lsm_tmp_name;
2075 }
2076
2077 /* Executes store motion of memory reference REF from LOOP.
2078    Exits from the LOOP are stored in EXITS.  The initialization of the
2079    temporary variable is put to the preheader of the loop, and assignments
2080    to the reference from the temporary variable are emitted to exits.  */
2081
2082 static void
2083 execute_sm (struct loop *loop, VEC (edge, heap) *exits, mem_ref_p ref)
2084 {
2085   tree tmp_var;
2086   unsigned i;
2087   gimple load, store;
2088   struct fmt_data fmt_data;
2089   edge ex;
2090   struct lim_aux_data *lim_data;
2091
2092   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2093     {
2094       fprintf (dump_file, "Executing store motion of ");
2095       print_generic_expr (dump_file, ref->mem, 0);
2096       fprintf (dump_file, " from loop %d\n", loop->num);
2097     }
2098
2099   tmp_var = make_rename_temp (TREE_TYPE (ref->mem),
2100                               get_lsm_tmp_name (ref->mem, ~0));
2101
2102   fmt_data.loop = loop;
2103   fmt_data.orig_loop = loop;
2104   for_each_index (&ref->mem, force_move_till, &fmt_data);
2105
2106   rewrite_mem_refs (loop, ref, tmp_var);
2107
2108   /* Emit the load & stores.  */
2109   load = gimple_build_assign (tmp_var, unshare_expr (ref->mem));
2110   lim_data = init_lim_data (load);
2111   lim_data->max_loop = loop;
2112   lim_data->tgt_loop = loop;
2113
2114   /* Put this into the latch, so that we are sure it will be processed after
2115      all dependencies.  */
2116   gsi_insert_on_edge (loop_latch_edge (loop), load);
2117
2118   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2119     {
2120       store = gimple_build_assign (unshare_expr (ref->mem), tmp_var);
2121       gsi_insert_on_edge (ex, store);
2122     }
2123 }
2124
2125 /* Hoists memory references MEM_REFS out of LOOP.  EXITS is the list of exit
2126    edges of the LOOP.  */
2127
2128 static void
2129 hoist_memory_references (struct loop *loop, bitmap mem_refs,
2130                          VEC (edge, heap) *exits)
2131 {
2132   mem_ref_p ref;
2133   unsigned  i;
2134   bitmap_iterator bi;
2135
2136   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (mem_refs, 0, i, bi)
2137     {
2138       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2139       execute_sm (loop, exits, ref);
2140     }
2141 }
2142
2143 /* Returns true if REF is always accessed in LOOP.  If STORED_P is true
2144    make sure REF is always stored to in LOOP.  */
2145
2146 static bool
2147 ref_always_accessed_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2148 {
2149   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
2150   unsigned i;
2151   mem_ref_loc_p loc;
2152   bool ret = false;
2153   struct loop *must_exec;
2154   tree base;
2155
2156   base = get_base_address (ref->mem);
2157   if (INDIRECT_REF_P (base)
2158       || TREE_CODE (base) == MEM_REF)
2159     base = TREE_OPERAND (base, 0);
2160
2161   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
2162   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
2163     {
2164       if (!get_lim_data (loc->stmt))
2165         continue;
2166
2167       /* If we require an always executed store make sure the statement
2168          stores to the reference.  */
2169       if (stored_p)
2170         {
2171           tree lhs;
2172           if (!gimple_get_lhs (loc->stmt))
2173             continue;
2174           lhs = get_base_address (gimple_get_lhs (loc->stmt));
2175           if (!lhs)
2176             continue;
2177           if (INDIRECT_REF_P (lhs)
2178               || TREE_CODE (lhs) == MEM_REF)
2179             lhs = TREE_OPERAND (lhs, 0);
2180           if (lhs != base)
2181             continue;
2182         }
2183
2184       must_exec = get_lim_data (loc->stmt)->always_executed_in;
2185       if (!must_exec)
2186         continue;
2187
2188       if (must_exec == loop
2189           || flow_loop_nested_p (must_exec, loop))
2190         {
2191           ret = true;
2192           break;
2193         }
2194     }
2195   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
2196
2197   return ret;
2198 }
2199
2200 /* Returns true if REF1 and REF2 are independent.  */
2201
2202 static bool
2203 refs_independent_p (mem_ref_p ref1, mem_ref_p ref2)
2204 {
2205   if (ref1 == ref2
2206       || bitmap_bit_p (ref1->indep_ref, ref2->id))
2207     return true;
2208   if (bitmap_bit_p (ref1->dep_ref, ref2->id))
2209     return false;
2210
2211   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2212     fprintf (dump_file, "Querying dependency of refs %u and %u: ",
2213              ref1->id, ref2->id);
2214
2215   if (mem_refs_may_alias_p (ref1->mem, ref2->mem,
2216                             &memory_accesses.ttae_cache))
2217     {
2218       bitmap_set_bit (ref1->dep_ref, ref2->id);
2219       bitmap_set_bit (ref2->dep_ref, ref1->id);
2220       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2221         fprintf (dump_file, "dependent.\n");
2222       return false;
2223     }
2224   else
2225     {
2226       bitmap_set_bit (ref1->indep_ref, ref2->id);
2227       bitmap_set_bit (ref2->indep_ref, ref1->id);
2228       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2229         fprintf (dump_file, "independent.\n");
2230       return true;
2231     }
2232 }
2233
2234 /* Records the information whether REF is independent in LOOP (according
2235    to INDEP).  */
2236
2237 static void
2238 record_indep_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool indep)
2239 {
2240   if (indep)
2241     bitmap_set_bit (ref->indep_loop, loop->num);
2242   else
2243     bitmap_set_bit (ref->dep_loop, loop->num);
2244 }
2245
2246 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2247    LOOP.  */
2248
2249 static bool
2250 ref_indep_loop_p_1 (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2251 {
2252   bitmap clobbers, refs_to_check, refs;
2253   unsigned i;
2254   bitmap_iterator bi;
2255   bool ret = true, stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
2256   htab_t map;
2257   mem_ref_p aref;
2258
2259   /* If the reference is clobbered, it is not independent.  */
2260   clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
2261   if (bitmap_intersect_p (ref->vops, clobbers))
2262     return false;
2263
2264   refs_to_check = BITMAP_ALLOC (NULL);
2265
2266   map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
2267   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, i, bi)
2268     {
2269       if (stored)
2270         refs = get_vop_accesses (map, i);
2271       else
2272         refs = get_vop_stores (map, i);
2273
2274       bitmap_ior_into (refs_to_check, refs);
2275     }
2276
2277   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs_to_check, 0, i, bi)
2278     {
2279       aref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2280       if (!refs_independent_p (ref, aref))
2281         {
2282           ret = false;
2283           record_indep_loop (loop, aref, false);
2284           break;
2285         }
2286     }
2287
2288   BITMAP_FREE (refs_to_check);
2289   return ret;
2290 }
2291
2292 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2293    LOOP.  Wrapper over ref_indep_loop_p_1, caching its results.  */
2294
2295 static bool
2296 ref_indep_loop_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2297 {
2298   bool ret;
2299
2300   if (bitmap_bit_p (ref->indep_loop, loop->num))
2301     return true;
2302   if (bitmap_bit_p (ref->dep_loop, loop->num))
2303     return false;
2304
2305   ret = ref_indep_loop_p_1 (loop, ref);
2306
2307   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2308     fprintf (dump_file, "Querying dependencies of ref %u in loop %d: %s\n",
2309              ref->id, loop->num, ret ? "independent" : "dependent");
2310
2311   record_indep_loop (loop, ref, ret);
2312
2313   return ret;
2314 }
2315
2316 /* Returns true if we can perform store motion of REF from LOOP.  */
2317
2318 static bool
2319 can_sm_ref_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2320 {
2321   tree base;
2322
2323   /* Unless the reference is stored in the loop, there is nothing to do.  */
2324   if (!bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
2325     return false;
2326
2327   /* It should be movable.  */
2328   if (!is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref->mem))
2329       || TREE_THIS_VOLATILE (ref->mem)
2330       || !for_each_index (&ref->mem, may_move_till, loop))
2331     return false;
2332
2333   /* If it can trap, it must be always executed in LOOP.
2334      Readonly memory locations may trap when storing to them, but
2335      tree_could_trap_p is a predicate for rvalues, so check that
2336      explicitly.  */
2337   base = get_base_address (ref->mem);
2338   if ((tree_could_trap_p (ref->mem)
2339        || (DECL_P (base) && TREE_READONLY (base)))
2340       && !ref_always_accessed_p (loop, ref, true))
2341     return false;
2342
2343   /* And it must be independent on all other memory references
2344      in LOOP.  */
2345   if (!ref_indep_loop_p (loop, ref))
2346     return false;
2347
2348   return true;
2349 }
2350
2351 /* Marks the references in LOOP for that store motion should be performed
2352    in REFS_TO_SM.  SM_EXECUTED is the set of references for that store
2353    motion was performed in one of the outer loops.  */
2354
2355 static void
2356 find_refs_for_sm (struct loop *loop, bitmap sm_executed, bitmap refs_to_sm)
2357 {
2358   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
2359                            loop->num);
2360   unsigned i;
2361   bitmap_iterator bi;
2362   mem_ref_p ref;
2363
2364   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (refs, sm_executed, 0, i, bi)
2365     {
2366       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2367       if (can_sm_ref_p (loop, ref))
2368         bitmap_set_bit (refs_to_sm, i);
2369     }
2370 }
2371
2372 /* Checks whether LOOP (with exits stored in EXITS array) is suitable
2373    for a store motion optimization (i.e. whether we can insert statement
2374    on its exits).  */
2375
2376 static bool
2377 loop_suitable_for_sm (struct loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED,
2378                       VEC (edge, heap) *exits)
2379 {
2380   unsigned i;
2381   edge ex;
2382
2383   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2384     if (ex->flags & EDGE_ABNORMAL)
2385       return false;
2386
2387   return true;
2388 }
2389
2390 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2391    LOOP.  SM_EXECUTED is the bitmap of the memory references for that
2392    store motion was executed in one of the outer loops.  */
2393
2394 static void
2395 store_motion_loop (struct loop *loop, bitmap sm_executed)
2396 {
2397   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
2398   struct loop *subloop;
2399   bitmap sm_in_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
2400
2401   if (loop_suitable_for_sm (loop, exits))
2402     {
2403       find_refs_for_sm (loop, sm_executed, sm_in_loop);
2404       hoist_memory_references (loop, sm_in_loop, exits);
2405     }
2406   VEC_free (edge, heap, exits);
2407
2408   bitmap_ior_into (sm_executed, sm_in_loop);
2409   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
2410     store_motion_loop (subloop, sm_executed);
2411   bitmap_and_compl_into (sm_executed, sm_in_loop);
2412   BITMAP_FREE (sm_in_loop);
2413 }
2414
2415 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2416    loops.  */
2417
2418 static void
2419 store_motion (void)
2420 {
2421   struct loop *loop;
2422   bitmap sm_executed = BITMAP_ALLOC (NULL);
2423
2424   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop != NULL; loop = loop->next)
2425     store_motion_loop (loop, sm_executed);
2426
2427   BITMAP_FREE (sm_executed);
2428   gsi_commit_edge_inserts ();
2429 }
2430
2431 /* Fills ALWAYS_EXECUTED_IN information for basic blocks of LOOP, i.e.
2432    for each such basic block bb records the outermost loop for that execution
2433    of its header implies execution of bb.  CONTAINS_CALL is the bitmap of
2434    blocks that contain a nonpure call.  */
2435
2436 static void
2437 fill_always_executed_in (struct loop *loop, sbitmap contains_call)
2438 {
2439   basic_block bb = NULL, *bbs, last = NULL;
2440   unsigned i;
2441   edge e;
2442   struct loop *inn_loop = loop;
2443
2444   if (!loop->header->aux)
2445     {
2446       bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
2447
2448       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2449         {
2450           edge_iterator ei;
2451           bb = bbs[i];
2452
2453           if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2454             last = bb;
2455
2456           if (TEST_BIT (contains_call, bb->index))
2457             break;
2458
2459           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2460             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
2461               break;
2462           if (e)
2463             break;
2464
2465           /* A loop might be infinite (TODO use simple loop analysis
2466              to disprove this if possible).  */
2467           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
2468             break;
2469
2470           if (!flow_bb_inside_loop_p (inn_loop, bb))
2471             break;
2472
2473           if (bb->loop_father->header == bb)
2474             {
2475               if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2476                 break;
2477
2478               /* In a loop that is always entered we may proceed anyway.
2479                  But record that we entered it and stop once we leave it.  */
2480               inn_loop = bb->loop_father;
2481             }
2482         }
2483
2484       while (1)
2485         {
2486           last->aux = loop;
2487           if (last == loop->header)
2488             break;
2489           last = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, last);
2490         }
2491
2492       free (bbs);
2493     }
2494
2495   for (loop = loop->inner; loop; loop = loop->next)
2496     fill_always_executed_in (loop, contains_call);
2497 }
2498
2499 /* Compute the global information needed by the loop invariant motion pass.  */
2500
2501 static void
2502 tree_ssa_lim_initialize (void)
2503 {
2504   sbitmap contains_call = sbitmap_alloc (last_basic_block);
2505   gimple_stmt_iterator bsi;
2506   struct loop *loop;
2507   basic_block bb;
2508
2509   sbitmap_zero (contains_call);
2510   FOR_EACH_BB (bb)
2511     {
2512       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2513         {
2514           if (nonpure_call_p (gsi_stmt (bsi)))
2515             break;
2516         }
2517
2518       if (!gsi_end_p (bsi))
2519         SET_BIT (contains_call, bb->index);
2520     }
2521
2522   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop; loop = loop->next)
2523     fill_always_executed_in (loop, contains_call);
2524
2525   sbitmap_free (contains_call);
2526
2527   lim_aux_data_map = pointer_map_create ();
2528 }
2529
2530 /* Cleans up after the invariant motion pass.  */
2531
2532 static void
2533 tree_ssa_lim_finalize (void)
2534 {
2535   basic_block bb;
2536   unsigned i;
2537   bitmap b;
2538   htab_t h;
2539
2540   FOR_EACH_BB (bb)
2541     {
2542       bb->aux = NULL;
2543     }
2544
2545   pointer_map_destroy (lim_aux_data_map);
2546
2547   VEC_free (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list);
2548   htab_delete (memory_accesses.refs);
2549
2550   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, i, b)
2551     BITMAP_FREE (b);
2552   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.refs_in_loop);
2553
2554   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, i, b)
2555     BITMAP_FREE (b);
2556   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.all_refs_in_loop);
2557
2558   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, i, b)
2559     BITMAP_FREE (b);
2560   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.clobbered_vops);
2561
2562   FOR_EACH_VEC_ELT (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, i, h)
2563     htab_delete (h);
2564   VEC_free (htab_t, heap, memory_accesses.vop_ref_map);
2565
2566   if (memory_accesses.ttae_cache)
2567     pointer_map_destroy (memory_accesses.ttae_cache);
2568 }
2569
2570 /* Moves invariants from loops.  Only "expensive" invariants are moved out --
2571    i.e. those that are likely to be win regardless of the register pressure.  */
2572
2573 unsigned int
2574 tree_ssa_lim (void)
2575 {
2576   unsigned int todo;
2577
2578   tree_ssa_lim_initialize ();
2579
2580   /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
2581   analyze_memory_references ();
2582
2583   /* For each statement determine the outermost loop in that it is
2584      invariant and cost for computing the invariant.  */
2585   determine_invariantness ();
2586
2587   /* Execute store motion.  Force the necessary invariants to be moved
2588      out of the loops as well.  */
2589   store_motion ();
2590
2591   /* Move the expressions that are expensive enough.  */
2592   todo = move_computations ();
2593
2594   tree_ssa_lim_finalize ();
2595
2596   return todo;
2597 }