OSDN Git Service

Delete incorrect representations of avx2 shifts.
[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 which execution of the header guarantees that the
201    block will be executed.  */
202 #define ALWAYS_EXECUTED_IN(BB) ((struct loop *) (BB)->aux)
203 #define SET_ALWAYS_EXECUTED_IN(BB, VAL) ((BB)->aux = (void *) (VAL))
204
205 static struct lim_aux_data *
206 init_lim_data (gimple stmt)
207 {
208   void **p = pointer_map_insert (lim_aux_data_map, stmt);
209
210   *p = XCNEW (struct lim_aux_data);
211   return (struct lim_aux_data *) *p;
212 }
213
214 static struct lim_aux_data *
215 get_lim_data (gimple stmt)
216 {
217   void **p = pointer_map_contains (lim_aux_data_map, stmt);
218   if (!p)
219     return NULL;
220
221   return (struct lim_aux_data *) *p;
222 }
223
224 /* Releases the memory occupied by DATA.  */
225
226 static void
227 free_lim_aux_data (struct lim_aux_data *data)
228 {
229   struct depend *dep, *next;
230
231   for (dep = data->depends; dep; dep = next)
232     {
233       next = dep->next;
234       free (dep);
235     }
236   free (data);
237 }
238
239 static void
240 clear_lim_data (gimple stmt)
241 {
242   void **p = pointer_map_contains (lim_aux_data_map, stmt);
243   if (!p)
244     return;
245
246   free_lim_aux_data ((struct lim_aux_data *) *p);
247   *p = NULL;
248 }
249
250 /* Calls CBCK for each index in memory reference ADDR_P.  There are two
251    kinds situations handled; in each of these cases, the memory reference
252    and DATA are passed to the callback:
253
254    Access to an array: ARRAY_{RANGE_}REF (base, index).  In this case we also
255    pass the pointer to the index to the callback.
256
257    Pointer dereference: INDIRECT_REF (addr).  In this case we also pass the
258    pointer to addr to the callback.
259
260    If the callback returns false, the whole search stops and false is returned.
261    Otherwise the function returns true after traversing through the whole
262    reference *ADDR_P.  */
263
264 bool
265 for_each_index (tree *addr_p, bool (*cbck) (tree, tree *, void *), void *data)
266 {
267   tree *nxt, *idx;
268
269   for (; ; addr_p = nxt)
270     {
271       switch (TREE_CODE (*addr_p))
272         {
273         case SSA_NAME:
274           return cbck (*addr_p, addr_p, data);
275
276         case MEM_REF:
277           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
278           return cbck (*addr_p, nxt, data);
279
280         case BIT_FIELD_REF:
281         case VIEW_CONVERT_EXPR:
282         case REALPART_EXPR:
283         case IMAGPART_EXPR:
284           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
285           break;
286
287         case COMPONENT_REF:
288           /* If the component has varying offset, it behaves like index
289              as well.  */
290           idx = &TREE_OPERAND (*addr_p, 2);
291           if (*idx
292               && !cbck (*addr_p, idx, data))
293             return false;
294
295           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
296           break;
297
298         case ARRAY_REF:
299         case ARRAY_RANGE_REF:
300           nxt = &TREE_OPERAND (*addr_p, 0);
301           if (!cbck (*addr_p, &TREE_OPERAND (*addr_p, 1), data))
302             return false;
303           break;
304
305         case VAR_DECL:
306         case PARM_DECL:
307         case STRING_CST:
308         case RESULT_DECL:
309         case VECTOR_CST:
310         case COMPLEX_CST:
311         case INTEGER_CST:
312         case REAL_CST:
313         case FIXED_CST:
314         case CONSTRUCTOR:
315           return true;
316
317         case ADDR_EXPR:
318           gcc_assert (is_gimple_min_invariant (*addr_p));
319           return true;
320
321         case TARGET_MEM_REF:
322           idx = &TMR_BASE (*addr_p);
323           if (*idx
324               && !cbck (*addr_p, idx, data))
325             return false;
326           idx = &TMR_INDEX (*addr_p);
327           if (*idx
328               && !cbck (*addr_p, idx, data))
329             return false;
330           idx = &TMR_INDEX2 (*addr_p);
331           if (*idx
332               && !cbck (*addr_p, idx, data))
333             return false;
334           return true;
335
336         default:
337           gcc_unreachable ();
338         }
339     }
340 }
341
342 /* If it is possible to hoist the statement STMT unconditionally,
343    returns MOVE_POSSIBLE.
344    If it is possible to hoist the statement STMT, but we must avoid making
345    it executed if it would not be executed in the original program (e.g.
346    because it may trap), return MOVE_PRESERVE_EXECUTION.
347    Otherwise return MOVE_IMPOSSIBLE.  */
348
349 enum move_pos
350 movement_possibility (gimple stmt)
351 {
352   tree lhs;
353   enum move_pos ret = MOVE_POSSIBLE;
354
355   if (flag_unswitch_loops
356       && gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
357     {
358       /* If we perform unswitching, force the operands of the invariant
359          condition to be moved out of the loop.  */
360       return MOVE_POSSIBLE;
361     }
362
363   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
364       && gimple_phi_num_args (stmt) <= 2
365       && is_gimple_reg (gimple_phi_result (stmt))
366       && !SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (gimple_phi_result (stmt)))
367     return MOVE_POSSIBLE;
368
369   if (gimple_get_lhs (stmt) == NULL_TREE)
370     return MOVE_IMPOSSIBLE;
371
372   if (gimple_vdef (stmt))
373     return MOVE_IMPOSSIBLE;
374
375   if (stmt_ends_bb_p (stmt)
376       || gimple_has_volatile_ops (stmt)
377       || gimple_has_side_effects (stmt)
378       || stmt_could_throw_p (stmt))
379     return MOVE_IMPOSSIBLE;
380
381   if (is_gimple_call (stmt))
382     {
383       /* While pure or const call is guaranteed to have no side effects, we
384          cannot move it arbitrarily.  Consider code like
385
386          char *s = something ();
387
388          while (1)
389            {
390              if (s)
391                t = strlen (s);
392              else
393                t = 0;
394            }
395
396          Here the strlen call cannot be moved out of the loop, even though
397          s is invariant.  In addition to possibly creating a call with
398          invalid arguments, moving out a function call that is not executed
399          may cause performance regressions in case the call is costly and
400          not executed at all.  */
401       ret = MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
402       lhs = gimple_call_lhs (stmt);
403     }
404   else if (is_gimple_assign (stmt))
405     lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
406   else
407     return MOVE_IMPOSSIBLE;
408
409   if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
410       && SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (lhs))
411     return MOVE_IMPOSSIBLE;
412
413   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
414       || gimple_could_trap_p (stmt))
415     return MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
416
417   return ret;
418 }
419
420 /* Suppose that operand DEF is used inside the LOOP.  Returns the outermost
421    loop to that we could move the expression using DEF if it did not have
422    other operands, i.e. the outermost loop enclosing LOOP in that the value
423    of DEF is invariant.  */
424
425 static struct loop *
426 outermost_invariant_loop (tree def, struct loop *loop)
427 {
428   gimple def_stmt;
429   basic_block def_bb;
430   struct loop *max_loop;
431   struct lim_aux_data *lim_data;
432
433   if (!def)
434     return superloop_at_depth (loop, 1);
435
436   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
437     {
438       gcc_assert (is_gimple_min_invariant (def));
439       return superloop_at_depth (loop, 1);
440     }
441
442   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
443   def_bb = gimple_bb (def_stmt);
444   if (!def_bb)
445     return superloop_at_depth (loop, 1);
446
447   max_loop = find_common_loop (loop, def_bb->loop_father);
448
449   lim_data = get_lim_data (def_stmt);
450   if (lim_data != NULL && lim_data->max_loop != NULL)
451     max_loop = find_common_loop (max_loop,
452                                  loop_outer (lim_data->max_loop));
453   if (max_loop == loop)
454     return NULL;
455   max_loop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (max_loop) + 1);
456
457   return max_loop;
458 }
459
460 /* DATA is a structure containing information associated with a statement
461    inside LOOP.  DEF is one of the operands of this statement.
462
463    Find the outermost loop enclosing LOOP in that value of DEF is invariant
464    and record this in DATA->max_loop field.  If DEF itself is defined inside
465    this loop as well (i.e. we need to hoist it out of the loop if we want
466    to hoist the statement represented by DATA), record the statement in that
467    DEF is defined to the DATA->depends list.  Additionally if ADD_COST is true,
468    add the cost of the computation of DEF to the DATA->cost.
469
470    If DEF is not invariant in LOOP, return false.  Otherwise return TRUE.  */
471
472 static bool
473 add_dependency (tree def, struct lim_aux_data *data, struct loop *loop,
474                 bool add_cost)
475 {
476   gimple def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
477   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
478   struct loop *max_loop;
479   struct depend *dep;
480   struct lim_aux_data *def_data;
481
482   if (!def_bb)
483     return true;
484
485   max_loop = outermost_invariant_loop (def, loop);
486   if (!max_loop)
487     return false;
488
489   if (flow_loop_nested_p (data->max_loop, max_loop))
490     data->max_loop = max_loop;
491
492   def_data = get_lim_data (def_stmt);
493   if (!def_data)
494     return true;
495
496   if (add_cost
497       /* Only add the cost if the statement defining DEF is inside LOOP,
498          i.e. if it is likely that by moving the invariants dependent
499          on it, we will be able to avoid creating a new register for
500          it (since it will be only used in these dependent invariants).  */
501       && def_bb->loop_father == loop)
502     data->cost += def_data->cost;
503
504   dep = XNEW (struct depend);
505   dep->stmt = def_stmt;
506   dep->next = data->depends;
507   data->depends = dep;
508
509   return true;
510 }
511
512 /* Returns an estimate for a cost of statement STMT.  TODO -- the values here
513    are just ad-hoc constants.  The estimates should be based on target-specific
514    values.  */
515
516 static unsigned
517 stmt_cost (gimple stmt)
518 {
519   tree fndecl;
520   unsigned cost = 1;
521
522   /* Always try to create possibilities for unswitching.  */
523   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND
524       || gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
525     return LIM_EXPENSIVE;
526
527   /* Hoisting memory references out should almost surely be a win.  */
528   if (gimple_references_memory_p (stmt))
529     cost += 20;
530
531   if (is_gimple_call (stmt))
532     {
533       /* We should be hoisting calls if possible.  */
534
535       /* Unless the call is a builtin_constant_p; this always folds to a
536          constant, so moving it is useless.  */
537       fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
538       if (fndecl
539           && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
540           && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_CONSTANT_P)
541         return 0;
542
543       return cost + 20;
544     }
545
546   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
547     return cost;
548
549   switch (gimple_assign_rhs_code (stmt))
550     {
551     case MULT_EXPR:
552     case TRUNC_DIV_EXPR:
553     case CEIL_DIV_EXPR:
554     case FLOOR_DIV_EXPR:
555     case ROUND_DIV_EXPR:
556     case EXACT_DIV_EXPR:
557     case CEIL_MOD_EXPR:
558     case FLOOR_MOD_EXPR:
559     case ROUND_MOD_EXPR:
560     case TRUNC_MOD_EXPR:
561     case RDIV_EXPR:
562       /* Division and multiplication are usually expensive.  */
563       cost += 20;
564       break;
565
566     case LSHIFT_EXPR:
567     case RSHIFT_EXPR:
568       cost += 20;
569       break;
570
571     default:
572       break;
573     }
574
575   return cost;
576 }
577
578 /* Finds the outermost loop between OUTER and LOOP in that the memory reference
579    REF is independent.  If REF is not independent in LOOP, NULL is returned
580    instead.  */
581
582 static struct loop *
583 outermost_indep_loop (struct loop *outer, struct loop *loop, mem_ref_p ref)
584 {
585   struct loop *aloop;
586
587   if (bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
588     return NULL;
589
590   for (aloop = outer;
591        aloop != loop;
592        aloop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (aloop) + 1))
593     if (!bitmap_bit_p (ref->stored, aloop->num)
594         && ref_indep_loop_p (aloop, ref))
595       return aloop;
596
597   if (ref_indep_loop_p (loop, ref))
598     return loop;
599   else
600     return NULL;
601 }
602
603 /* If there is a simple load or store to a memory reference in STMT, returns
604    the location of the memory reference, and sets IS_STORE according to whether
605    it is a store or load.  Otherwise, returns NULL.  */
606
607 static tree *
608 simple_mem_ref_in_stmt (gimple stmt, bool *is_store)
609 {
610   tree *lhs;
611   enum tree_code code;
612
613   /* Recognize MEM = (SSA_NAME | invariant) and SSA_NAME = MEM patterns.  */
614   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
615     return NULL;
616
617   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
618
619   lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
620
621   if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME)
622     {
623       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_SINGLE_RHS
624           || !is_gimple_addressable (gimple_assign_rhs1 (stmt)))
625         return NULL;
626
627       *is_store = false;
628       return gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
629     }
630   else if (code == SSA_NAME
631            || (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS
632                && is_gimple_min_invariant (gimple_assign_rhs1 (stmt))))
633     {
634       *is_store = true;
635       return lhs;
636     }
637   else
638     return NULL;
639 }
640
641 /* Returns the memory reference contained in STMT.  */
642
643 static mem_ref_p
644 mem_ref_in_stmt (gimple stmt)
645 {
646   bool store;
647   tree *mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &store);
648   hashval_t hash;
649   mem_ref_p ref;
650
651   if (!mem)
652     return NULL;
653   gcc_assert (!store);
654
655   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
656   ref = (mem_ref_p) htab_find_with_hash (memory_accesses.refs, *mem, hash);
657
658   gcc_assert (ref != NULL);
659   return ref;
660 }
661
662 /* From a controlling predicate in DOM determine the arguments from
663    the PHI node PHI that are chosen if the predicate evaluates to
664    true and false and store them to *TRUE_ARG_P and *FALSE_ARG_P if
665    they are non-NULL.  Returns true if the arguments can be determined,
666    else return false.  */
667
668 static bool
669 extract_true_false_args_from_phi (basic_block dom, gimple phi,
670                                   tree *true_arg_p, tree *false_arg_p)
671 {
672   basic_block bb = gimple_bb (phi);
673   edge true_edge, false_edge, tem;
674   tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE;
675
676   /* We have to verify that one edge into the PHI node is dominated
677      by the true edge of the predicate block and the other edge
678      dominated by the false edge.  This ensures that the PHI argument
679      we are going to take is completely determined by the path we
680      take from the predicate block.
681      We can only use BB dominance checks below if the destination of
682      the true/false edges are dominated by their edge, thus only
683      have a single predecessor.  */
684   extract_true_false_edges_from_block (dom, &true_edge, &false_edge);
685   tem = EDGE_PRED (bb, 0);
686   if (tem == true_edge
687       || (single_pred_p (true_edge->dest)
688           && (tem->src == true_edge->dest
689               || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
690                                  tem->src, true_edge->dest))))
691     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
692   else if (tem == false_edge
693            || (single_pred_p (false_edge->dest)
694                && (tem->src == false_edge->dest
695                    || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
696                                       tem->src, false_edge->dest))))
697     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
698   else
699     return false;
700   tem = EDGE_PRED (bb, 1);
701   if (tem == true_edge
702       || (single_pred_p (true_edge->dest)
703           && (tem->src == true_edge->dest
704               || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
705                                  tem->src, true_edge->dest))))
706     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
707   else if (tem == false_edge
708            || (single_pred_p (false_edge->dest)
709                && (tem->src == false_edge->dest
710                    || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
711                                       tem->src, false_edge->dest))))
712     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
713   else
714     return false;
715   if (!arg0 || !arg1)
716     return false;
717
718   if (true_arg_p)
719     *true_arg_p = arg0;
720   if (false_arg_p)
721     *false_arg_p = arg1;
722
723   return true;
724 }
725
726 /* Determine the outermost loop to that it is possible to hoist a statement
727    STMT and store it to LIM_DATA (STMT)->max_loop.  To do this we determine
728    the outermost loop in that the value computed by STMT is invariant.
729    If MUST_PRESERVE_EXEC is true, additionally choose such a loop that
730    we preserve the fact whether STMT is executed.  It also fills other related
731    information to LIM_DATA (STMT).
732
733    The function returns false if STMT cannot be hoisted outside of the loop it
734    is defined in, and true otherwise.  */
735
736 static bool
737 determine_max_movement (gimple stmt, bool must_preserve_exec)
738 {
739   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
740   struct loop *loop = bb->loop_father;
741   struct loop *level;
742   struct lim_aux_data *lim_data = get_lim_data (stmt);
743   tree val;
744   ssa_op_iter iter;
745
746   if (must_preserve_exec)
747     level = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
748   else
749     level = superloop_at_depth (loop, 1);
750   lim_data->max_loop = level;
751
752   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
753     {
754       use_operand_p use_p;
755       unsigned min_cost = UINT_MAX;
756       unsigned total_cost = 0;
757       struct lim_aux_data *def_data;
758
759       /* We will end up promoting dependencies to be unconditionally
760          evaluated.  For this reason the PHI cost (and thus the
761          cost we remove from the loop by doing the invariant motion)
762          is that of the cheapest PHI argument dependency chain.  */
763       FOR_EACH_PHI_ARG (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
764         {
765           val = USE_FROM_PTR (use_p);
766           if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
767             continue;
768           if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
769             return false;
770           def_data = get_lim_data (SSA_NAME_DEF_STMT (val));
771           if (def_data)
772             {
773               min_cost = MIN (min_cost, def_data->cost);
774               total_cost += def_data->cost;
775             }
776         }
777
778       lim_data->cost += min_cost;
779
780       if (gimple_phi_num_args (stmt) > 1)
781         {
782           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
783           gimple cond;
784           if (gsi_end_p (gsi_last_bb (dom)))
785             return false;
786           cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
787           if (gimple_code (cond) != GIMPLE_COND)
788             return false;
789           /* Verify that this is an extended form of a diamond and
790              the PHI arguments are completely controlled by the
791              predicate in DOM.  */
792           if (!extract_true_false_args_from_phi (dom, stmt, NULL, NULL))
793             return false;
794
795           /* Fold in dependencies and cost of the condition.  */
796           FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, cond, iter, SSA_OP_USE)
797             {
798               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
799                 return false;
800               def_data = get_lim_data (SSA_NAME_DEF_STMT (val));
801               if (def_data)
802                 total_cost += def_data->cost;
803             }
804
805           /* We want to avoid unconditionally executing very expensive
806              operations.  As costs for our dependencies cannot be
807              negative just claim we are not invariand for this case.
808              We also are not sure whether the control-flow inside the
809              loop will vanish.  */
810           if (total_cost - min_cost >= 2 * LIM_EXPENSIVE
811               && !(min_cost != 0
812                    && total_cost / min_cost <= 2))
813             return false;
814
815           /* Assume that the control-flow in the loop will vanish.
816              ???  We should verify this and not artificially increase
817              the cost if that is not the case.  */
818           lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
819         }
820
821       return true;
822     }
823   else
824     FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, stmt, iter, SSA_OP_USE)
825       if (!add_dependency (val, lim_data, loop, true))
826         return false;
827
828   if (gimple_vuse (stmt))
829     {
830       mem_ref_p ref = mem_ref_in_stmt (stmt);
831
832       if (ref)
833         {
834           lim_data->max_loop
835                   = outermost_indep_loop (lim_data->max_loop, loop, ref);
836           if (!lim_data->max_loop)
837             return false;
838         }
839       else
840         {
841           if ((val = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
842             {
843               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
844                 return false;
845             }
846         }
847     }
848
849   lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
850
851   return true;
852 }
853
854 /* Suppose that some statement in ORIG_LOOP is hoisted to the loop LEVEL,
855    and that one of the operands of this statement is computed by STMT.
856    Ensure that STMT (together with all the statements that define its
857    operands) is hoisted at least out of the loop LEVEL.  */
858
859 static void
860 set_level (gimple stmt, struct loop *orig_loop, struct loop *level)
861 {
862   struct loop *stmt_loop = gimple_bb (stmt)->loop_father;
863   struct depend *dep;
864   struct lim_aux_data *lim_data;
865
866   stmt_loop = find_common_loop (orig_loop, stmt_loop);
867   lim_data = get_lim_data (stmt);
868   if (lim_data != NULL && lim_data->tgt_loop != NULL)
869     stmt_loop = find_common_loop (stmt_loop,
870                                   loop_outer (lim_data->tgt_loop));
871   if (flow_loop_nested_p (stmt_loop, level))
872     return;
873
874   gcc_assert (level == lim_data->max_loop
875               || flow_loop_nested_p (lim_data->max_loop, level));
876
877   lim_data->tgt_loop = level;
878   for (dep = lim_data->depends; dep; dep = dep->next)
879     set_level (dep->stmt, orig_loop, level);
880 }
881
882 /* Determines an outermost loop from that we want to hoist the statement STMT.
883    For now we chose the outermost possible loop.  TODO -- use profiling
884    information to set it more sanely.  */
885
886 static void
887 set_profitable_level (gimple stmt)
888 {
889   set_level (stmt, gimple_bb (stmt)->loop_father, get_lim_data (stmt)->max_loop);
890 }
891
892 /* Returns true if STMT is a call that has side effects.  */
893
894 static bool
895 nonpure_call_p (gimple stmt)
896 {
897   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_CALL)
898     return false;
899
900   return gimple_has_side_effects (stmt);
901 }
902
903 /* Rewrite a/b to a*(1/b).  Return the invariant stmt to process.  */
904
905 static gimple
906 rewrite_reciprocal (gimple_stmt_iterator *bsi)
907 {
908   gimple stmt, stmt1, stmt2;
909   tree var, name, lhs, type;
910   tree real_one;
911   gimple_stmt_iterator gsi;
912
913   stmt = gsi_stmt (*bsi);
914   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
915   type = TREE_TYPE (lhs);
916
917   var = create_tmp_var (type, "reciptmp");
918   add_referenced_var (var);
919   DECL_GIMPLE_REG_P (var) = 1;
920
921   real_one = build_one_cst (type);
922
923   stmt1 = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR,
924                 var, real_one, gimple_assign_rhs2 (stmt));
925   name = make_ssa_name (var, stmt1);
926   gimple_assign_set_lhs (stmt1, name);
927
928   stmt2 = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, lhs, name,
929                                         gimple_assign_rhs1 (stmt));
930
931   /* Replace division stmt with reciprocal and multiply stmts.
932      The multiply stmt is not invariant, so update iterator
933      and avoid rescanning.  */
934   gsi = *bsi;
935   gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
936   gsi_replace (&gsi, stmt2, true);
937
938   /* Continue processing with invariant reciprocal statement.  */
939   return stmt1;
940 }
941
942 /* Check if the pattern at *BSI is a bittest of the form
943    (A >> B) & 1 != 0 and in this case rewrite it to A & (1 << B) != 0.  */
944
945 static gimple
946 rewrite_bittest (gimple_stmt_iterator *bsi)
947 {
948   gimple stmt, use_stmt, stmt1, stmt2;
949   tree lhs, var, name, t, a, b;
950   use_operand_p use;
951
952   stmt = gsi_stmt (*bsi);
953   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
954
955   /* Verify that the single use of lhs is a comparison against zero.  */
956   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
957       || !single_imm_use (lhs, &use, &use_stmt)
958       || gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_COND)
959     return stmt;
960   if (gimple_cond_lhs (use_stmt) != lhs
961       || (gimple_cond_code (use_stmt) != NE_EXPR
962           && gimple_cond_code (use_stmt) != EQ_EXPR)
963       || !integer_zerop (gimple_cond_rhs (use_stmt)))
964     return stmt;
965
966   /* Get at the operands of the shift.  The rhs is TMP1 & 1.  */
967   stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (stmt));
968   if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
969     return stmt;
970
971   /* There is a conversion in between possibly inserted by fold.  */
972   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (gimple_assign_rhs_code (stmt1)))
973     {
974       t = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
975       if (TREE_CODE (t) != SSA_NAME
976           || !has_single_use (t))
977         return stmt;
978       stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (t);
979       if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
980         return stmt;
981     }
982
983   /* Verify that B is loop invariant but A is not.  Verify that with
984      all the stmt walking we are still in the same loop.  */
985   if (gimple_assign_rhs_code (stmt1) != RSHIFT_EXPR
986       || loop_containing_stmt (stmt1) != loop_containing_stmt (stmt))
987     return stmt;
988
989   a = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
990   b = gimple_assign_rhs2 (stmt1);
991
992   if (outermost_invariant_loop (b, loop_containing_stmt (stmt1)) != NULL
993       && outermost_invariant_loop (a, loop_containing_stmt (stmt1)) == NULL)
994     {
995       gimple_stmt_iterator rsi;
996
997       /* 1 << B */
998       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (a), "shifttmp");
999       add_referenced_var (var);
1000       t = fold_build2 (LSHIFT_EXPR, TREE_TYPE (a),
1001                        build_int_cst (TREE_TYPE (a), 1), b);
1002       stmt1 = gimple_build_assign (var, t);
1003       name = make_ssa_name (var, stmt1);
1004       gimple_assign_set_lhs (stmt1, name);
1005
1006       /* A & (1 << B) */
1007       t = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, TREE_TYPE (a), a, name);
1008       stmt2 = gimple_build_assign (var, t);
1009       name = make_ssa_name (var, stmt2);
1010       gimple_assign_set_lhs (stmt2, name);
1011
1012       /* Replace the SSA_NAME we compare against zero.  Adjust
1013          the type of zero accordingly.  */
1014       SET_USE (use, name);
1015       gimple_cond_set_rhs (use_stmt, build_int_cst_type (TREE_TYPE (name), 0));
1016
1017       /* Don't use gsi_replace here, none of the new assignments sets
1018          the variable originally set in stmt.  Move bsi to stmt1, and
1019          then remove the original stmt, so that we get a chance to
1020          retain debug info for it.  */
1021       rsi = *bsi;
1022       gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
1023       gsi_insert_before (&rsi, stmt2, GSI_SAME_STMT);
1024       gsi_remove (&rsi, true);
1025
1026       return stmt1;
1027     }
1028
1029   return stmt;
1030 }
1031
1032
1033 /* Determine the outermost loops in that statements in basic block BB are
1034    invariant, and record them to the LIM_DATA associated with the statements.
1035    Callback for walk_dominator_tree.  */
1036
1037 static void
1038 determine_invariantness_stmt (struct dom_walk_data *dw_data ATTRIBUTE_UNUSED,
1039                               basic_block bb)
1040 {
1041   enum move_pos pos;
1042   gimple_stmt_iterator bsi;
1043   gimple stmt;
1044   bool maybe_never = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) == NULL;
1045   struct loop *outermost = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
1046   struct lim_aux_data *lim_data;
1047
1048   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1049     return;
1050
1051   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1052     fprintf (dump_file, "Basic block %d (loop %d -- depth %d):\n\n",
1053              bb->index, bb->loop_father->num, loop_depth (bb->loop_father));
1054
1055   /* Look at PHI nodes, but only if there is at most two.
1056      ???  We could relax this further by post-processing the inserted
1057      code and transforming adjacent cond-exprs with the same predicate
1058      to control flow again.  */
1059   bsi = gsi_start_phis (bb);
1060   if (!gsi_end_p (bsi)
1061       && ((gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))
1062           || (gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))))
1063     for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1064       {
1065         stmt = gsi_stmt (bsi);
1066
1067         pos = movement_possibility (stmt);
1068         if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1069           continue;
1070
1071         lim_data = init_lim_data (stmt);
1072         lim_data->always_executed_in = outermost;
1073
1074         if (!determine_max_movement (stmt, false))
1075           {
1076             lim_data->max_loop = NULL;
1077             continue;
1078           }
1079
1080         if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1081           {
1082             print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1083             fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1084                      loop_depth (lim_data->max_loop),
1085                      lim_data->cost);
1086           }
1087
1088         if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1089           set_profitable_level (stmt);
1090       }
1091
1092   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1093     {
1094       stmt = gsi_stmt (bsi);
1095
1096       pos = movement_possibility (stmt);
1097       if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1098         {
1099           if (nonpure_call_p (stmt))
1100             {
1101               maybe_never = true;
1102               outermost = NULL;
1103             }
1104           /* Make sure to note always_executed_in for stores to make
1105              store-motion work.  */
1106           else if (stmt_makes_single_store (stmt))
1107             {
1108               struct lim_aux_data *lim_data = init_lim_data (stmt);
1109               lim_data->always_executed_in = outermost;
1110             }
1111           continue;
1112         }
1113
1114       if (is_gimple_assign (stmt)
1115           && (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1116               == GIMPLE_BINARY_RHS))
1117         {
1118           tree op0 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1119           tree op1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1120           struct loop *ol1 = outermost_invariant_loop (op1,
1121                                         loop_containing_stmt (stmt));
1122
1123           /* If divisor is invariant, convert a/b to a*(1/b), allowing reciprocal
1124              to be hoisted out of loop, saving expensive divide.  */
1125           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1126               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR
1127               && flag_unsafe_math_optimizations
1128               && !flag_trapping_math
1129               && ol1 != NULL
1130               && outermost_invariant_loop (op0, ol1) == NULL)
1131             stmt = rewrite_reciprocal (&bsi);
1132
1133           /* If the shift count is invariant, convert (A >> B) & 1 to
1134              A & (1 << B) allowing the bit mask to be hoisted out of the loop
1135              saving an expensive shift.  */
1136           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1137               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == BIT_AND_EXPR
1138               && integer_onep (op1)
1139               && TREE_CODE (op0) == SSA_NAME
1140               && has_single_use (op0))
1141             stmt = rewrite_bittest (&bsi);
1142         }
1143
1144       lim_data = init_lim_data (stmt);
1145       lim_data->always_executed_in = outermost;
1146
1147       if (maybe_never && pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION)
1148         continue;
1149
1150       if (!determine_max_movement (stmt, pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION))
1151         {
1152           lim_data->max_loop = NULL;
1153           continue;
1154         }
1155
1156       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1157         {
1158           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1159           fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1160                    loop_depth (lim_data->max_loop),
1161                    lim_data->cost);
1162         }
1163
1164       if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1165         set_profitable_level (stmt);
1166     }
1167 }
1168
1169 /* For each statement determines the outermost loop in that it is invariant,
1170    statements on whose motion it depends and the cost of the computation.
1171    This information is stored to the LIM_DATA structure associated with
1172    each statement.  */
1173
1174 static void
1175 determine_invariantness (void)
1176 {
1177   struct dom_walk_data walk_data;
1178
1179   memset (&walk_data, 0, sizeof (struct dom_walk_data));
1180   walk_data.dom_direction = CDI_DOMINATORS;
1181   walk_data.before_dom_children = determine_invariantness_stmt;
1182
1183   init_walk_dominator_tree (&walk_data);
1184   walk_dominator_tree (&walk_data, ENTRY_BLOCK_PTR);
1185   fini_walk_dominator_tree (&walk_data);
1186 }
1187
1188 /* Hoist the statements in basic block BB out of the loops prescribed by
1189    data stored in LIM_DATA structures associated with each statement.  Callback
1190    for walk_dominator_tree.  */
1191
1192 static void
1193 move_computations_stmt (struct dom_walk_data *dw_data,
1194                         basic_block bb)
1195 {
1196   struct loop *level;
1197   gimple_stmt_iterator bsi;
1198   gimple stmt;
1199   unsigned cost = 0;
1200   struct lim_aux_data *lim_data;
1201
1202   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1203     return;
1204
1205   for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1206     {
1207       gimple new_stmt;
1208       stmt = gsi_stmt (bsi);
1209
1210       lim_data = get_lim_data (stmt);
1211       if (lim_data == NULL)
1212         {
1213           gsi_next (&bsi);
1214           continue;
1215         }
1216
1217       cost = lim_data->cost;
1218       level = lim_data->tgt_loop;
1219       clear_lim_data (stmt);
1220
1221       if (!level)
1222         {
1223           gsi_next (&bsi);
1224           continue;
1225         }
1226
1227       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1228         {
1229           fprintf (dump_file, "Moving PHI node\n");
1230           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1231           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1232                    cost, level->num);
1233         }
1234
1235       if (gimple_phi_num_args (stmt) == 1)
1236         {
1237           tree arg = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1238           new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (TREE_CODE (arg),
1239                                                    gimple_phi_result (stmt),
1240                                                    arg, NULL_TREE);
1241           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_phi_result (stmt)) = new_stmt;
1242         }
1243       else
1244         {
1245           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
1246           gimple cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
1247           tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE, t;
1248           /* Get the PHI arguments corresponding to the true and false
1249              edges of COND.  */
1250           extract_true_false_args_from_phi (dom, stmt, &arg0, &arg1);
1251           gcc_assert (arg0 && arg1);
1252           t = build2 (gimple_cond_code (cond), boolean_type_node,
1253                       gimple_cond_lhs (cond), gimple_cond_rhs (cond));
1254           new_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (COND_EXPR,
1255                                                     gimple_phi_result (stmt),
1256                                                     t, arg0, arg1);
1257           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_phi_result (stmt)) = new_stmt;
1258           *((unsigned int *)(dw_data->global_data)) |= TODO_cleanup_cfg;
1259         }
1260       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), new_stmt);
1261       remove_phi_node (&bsi, false);
1262     }
1263
1264   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1265     {
1266       stmt = gsi_stmt (bsi);
1267
1268       lim_data = get_lim_data (stmt);
1269       if (lim_data == NULL)
1270         {
1271           gsi_next (&bsi);
1272           continue;
1273         }
1274
1275       cost = lim_data->cost;
1276       level = lim_data->tgt_loop;
1277       clear_lim_data (stmt);
1278
1279       if (!level)
1280         {
1281           gsi_next (&bsi);
1282           continue;
1283         }
1284
1285       /* We do not really want to move conditionals out of the loop; we just
1286          placed it here to force its operands to be moved if necessary.  */
1287       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1288         continue;
1289
1290       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1291         {
1292           fprintf (dump_file, "Moving statement\n");
1293           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1294           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1295                    cost, level->num);
1296         }
1297
1298       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1299       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), stmt);
1300       gsi_remove (&bsi, false);
1301     }
1302 }
1303
1304 /* Hoist the statements out of the loops prescribed by data stored in
1305    LIM_DATA structures associated with each statement.*/
1306
1307 static unsigned int
1308 move_computations (void)
1309 {
1310   struct dom_walk_data walk_data;
1311   unsigned int todo = 0;
1312
1313   memset (&walk_data, 0, sizeof (struct dom_walk_data));
1314   walk_data.global_data = &todo;
1315   walk_data.dom_direction = CDI_DOMINATORS;
1316   walk_data.before_dom_children = move_computations_stmt;
1317
1318   init_walk_dominator_tree (&walk_data);
1319   walk_dominator_tree (&walk_data, ENTRY_BLOCK_PTR);
1320   fini_walk_dominator_tree (&walk_data);
1321
1322   gsi_commit_edge_inserts ();
1323   if (need_ssa_update_p (cfun))
1324     rewrite_into_loop_closed_ssa (NULL, TODO_update_ssa);
1325
1326   return todo;
1327 }
1328
1329 /* Checks whether the statement defining variable *INDEX can be hoisted
1330    out of the loop passed in DATA.  Callback for for_each_index.  */
1331
1332 static bool
1333 may_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1334 {
1335   struct loop *loop = (struct loop *) data, *max_loop;
1336
1337   /* If REF is an array reference, check also that the step and the lower
1338      bound is invariant in LOOP.  */
1339   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1340     {
1341       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1342       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1343
1344       max_loop = outermost_invariant_loop (step, loop);
1345       if (!max_loop)
1346         return false;
1347
1348       max_loop = outermost_invariant_loop (lbound, loop);
1349       if (!max_loop)
1350         return false;
1351     }
1352
1353   max_loop = outermost_invariant_loop (*index, loop);
1354   if (!max_loop)
1355     return false;
1356
1357   return true;
1358 }
1359
1360 /* If OP is SSA NAME, force the statement that defines it to be
1361    moved out of the LOOP.  ORIG_LOOP is the loop in that EXPR is used.  */
1362
1363 static void
1364 force_move_till_op (tree op, struct loop *orig_loop, struct loop *loop)
1365 {
1366   gimple stmt;
1367
1368   if (!op
1369       || is_gimple_min_invariant (op))
1370     return;
1371
1372   gcc_assert (TREE_CODE (op) == SSA_NAME);
1373
1374   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1375   if (gimple_nop_p (stmt))
1376     return;
1377
1378   set_level (stmt, orig_loop, loop);
1379 }
1380
1381 /* Forces statement defining invariants in REF (and *INDEX) to be moved out of
1382    the LOOP.  The reference REF is used in the loop ORIG_LOOP.  Callback for
1383    for_each_index.  */
1384
1385 struct fmt_data
1386 {
1387   struct loop *loop;
1388   struct loop *orig_loop;
1389 };
1390
1391 static bool
1392 force_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1393 {
1394   struct fmt_data *fmt_data = (struct fmt_data *) data;
1395
1396   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1397     {
1398       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1399       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1400
1401       force_move_till_op (step, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1402       force_move_till_op (lbound, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1403     }
1404
1405   force_move_till_op (*index, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1406
1407   return true;
1408 }
1409
1410 /* A hash function for struct mem_ref object OBJ.  */
1411
1412 static hashval_t
1413 memref_hash (const void *obj)
1414 {
1415   const struct mem_ref *const mem = (const struct mem_ref *) obj;
1416
1417   return mem->hash;
1418 }
1419
1420 /* An equality function for struct mem_ref object OBJ1 with
1421    memory reference OBJ2.  */
1422
1423 static int
1424 memref_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1425 {
1426   const struct mem_ref *const mem1 = (const struct mem_ref *) obj1;
1427
1428   return operand_equal_p (mem1->mem, (const_tree) obj2, 0);
1429 }
1430
1431 /* Releases list of memory reference locations ACCS.  */
1432
1433 static void
1434 free_mem_ref_locs (mem_ref_locs_p accs)
1435 {
1436   unsigned i;
1437   mem_ref_loc_p loc;
1438
1439   if (!accs)
1440     return;
1441
1442   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1443     free (loc);
1444   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs);
1445   free (accs);
1446 }
1447
1448 /* A function to free the mem_ref object OBJ.  */
1449
1450 static void
1451 memref_free (void *obj)
1452 {
1453   struct mem_ref *const mem = (struct mem_ref *) obj;
1454   unsigned i;
1455   mem_ref_locs_p accs;
1456
1457   BITMAP_FREE (mem->stored);
1458   BITMAP_FREE (mem->indep_loop);
1459   BITMAP_FREE (mem->dep_loop);
1460   BITMAP_FREE (mem->indep_ref);
1461   BITMAP_FREE (mem->dep_ref);
1462
1463   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_locs_p, mem->accesses_in_loop, i, accs)
1464     free_mem_ref_locs (accs);
1465   VEC_free (mem_ref_locs_p, heap, mem->accesses_in_loop);
1466
1467   BITMAP_FREE (mem->vops);
1468   free (mem);
1469 }
1470
1471 /* Allocates and returns a memory reference description for MEM whose hash
1472    value is HASH and id is ID.  */
1473
1474 static mem_ref_p
1475 mem_ref_alloc (tree mem, unsigned hash, unsigned id)
1476 {
1477   mem_ref_p ref = XNEW (struct mem_ref);
1478   ref->mem = mem;
1479   ref->id = id;
1480   ref->hash = hash;
1481   ref->stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1482   ref->indep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1483   ref->dep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1484   ref->indep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1485   ref->dep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1486   ref->accesses_in_loop = NULL;
1487   ref->vops = BITMAP_ALLOC (NULL);
1488
1489   return ref;
1490 }
1491
1492 /* Allocates and returns the new list of locations.  */
1493
1494 static mem_ref_locs_p
1495 mem_ref_locs_alloc (void)
1496 {
1497   mem_ref_locs_p accs = XNEW (struct mem_ref_locs);
1498   accs->locs = NULL;
1499   return accs;
1500 }
1501
1502 /* Records memory reference location *LOC in LOOP to the memory reference
1503    description REF.  The reference occurs in statement STMT.  */
1504
1505 static void
1506 record_mem_ref_loc (mem_ref_p ref, struct loop *loop, gimple stmt, tree *loc)
1507 {
1508   mem_ref_loc_p aref = XNEW (struct mem_ref_loc);
1509   mem_ref_locs_p accs;
1510   bitmap ril = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1511
1512   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1513       <= (unsigned) loop->num)
1514     VEC_safe_grow_cleared (mem_ref_locs_p, heap, ref->accesses_in_loop,
1515                            loop->num + 1);
1516   accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1517   if (!accs)
1518     {
1519       accs = mem_ref_locs_alloc ();
1520       VEC_replace (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num, accs);
1521     }
1522
1523   aref->stmt = stmt;
1524   aref->ref = loc;
1525
1526   VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs, aref);
1527   bitmap_set_bit (ril, ref->id);
1528 }
1529
1530 /* Marks reference REF as stored in LOOP.  */
1531
1532 static void
1533 mark_ref_stored (mem_ref_p ref, struct loop *loop)
1534 {
1535   for (;
1536        loop != current_loops->tree_root
1537        && !bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1538        loop = loop_outer (loop))
1539     bitmap_set_bit (ref->stored, loop->num);
1540 }
1541
1542 /* Gathers memory references in statement STMT in LOOP, storing the
1543    information about them in the memory_accesses structure.  Marks
1544    the vops accessed through unrecognized statements there as
1545    well.  */
1546
1547 static void
1548 gather_mem_refs_stmt (struct loop *loop, gimple stmt)
1549 {
1550   tree *mem = NULL;
1551   hashval_t hash;
1552   PTR *slot;
1553   mem_ref_p ref;
1554   tree vname;
1555   bool is_stored;
1556   bitmap clvops;
1557   unsigned id;
1558
1559   if (!gimple_vuse (stmt))
1560     return;
1561
1562   mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &is_stored);
1563   if (!mem)
1564     goto fail;
1565
1566   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
1567   slot = htab_find_slot_with_hash (memory_accesses.refs, *mem, hash, INSERT);
1568
1569   if (*slot)
1570     {
1571       ref = (mem_ref_p) *slot;
1572       id = ref->id;
1573     }
1574   else
1575     {
1576       id = VEC_length (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list);
1577       ref = mem_ref_alloc (*mem, hash, id);
1578       VEC_safe_push (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list, ref);
1579       *slot = ref;
1580
1581       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1582         {
1583           fprintf (dump_file, "Memory reference %u: ", id);
1584           print_generic_expr (dump_file, ref->mem, TDF_SLIM);
1585           fprintf (dump_file, "\n");
1586         }
1587     }
1588   if (is_stored)
1589     mark_ref_stored (ref, loop);
1590
1591   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1592     bitmap_set_bit (ref->vops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1593   record_mem_ref_loc (ref, loop, stmt, mem);
1594   return;
1595
1596 fail:
1597   clvops = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1598   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1599     bitmap_set_bit (clvops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1600 }
1601
1602 /* Gathers memory references in loops.  */
1603
1604 static void
1605 gather_mem_refs_in_loops (void)
1606 {
1607   gimple_stmt_iterator bsi;
1608   basic_block bb;
1609   struct loop *loop;
1610   loop_iterator li;
1611   bitmap clvo, clvi;
1612   bitmap lrefs, alrefs, alrefso;
1613
1614   FOR_EACH_BB (bb)
1615     {
1616       loop = bb->loop_father;
1617       if (loop == current_loops->tree_root)
1618         continue;
1619
1620       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1621         gather_mem_refs_stmt (loop, gsi_stmt (bsi));
1622     }
1623
1624   /* Propagate the information about clobbered vops and accessed memory
1625      references up the loop hierarchy.  */
1626   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1627     {
1628       lrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1629       alrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, loop->num);
1630       bitmap_ior_into (alrefs, lrefs);
1631
1632       if (loop_outer (loop) == current_loops->tree_root)
1633         continue;
1634
1635       clvi = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1636       clvo = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1637                         loop_outer (loop)->num);
1638       bitmap_ior_into (clvo, clvi);
1639
1640       alrefso = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1641                            loop_outer (loop)->num);
1642       bitmap_ior_into (alrefso, alrefs);
1643     }
1644 }
1645
1646 /* Element of the hash table that maps vops to memory references.  */
1647
1648 struct vop_to_refs_elt
1649 {
1650   /* DECL_UID of the vop.  */
1651   unsigned uid;
1652
1653   /* List of the all references.  */
1654   bitmap refs_all;
1655
1656   /* List of stored references.  */
1657   bitmap refs_stored;
1658 };
1659
1660 /* A hash function for struct vop_to_refs_elt object OBJ.  */
1661
1662 static hashval_t
1663 vtoe_hash (const void *obj)
1664 {
1665   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1666     (const struct vop_to_refs_elt *) obj;
1667
1668   return vtoe->uid;
1669 }
1670
1671 /* An equality function for struct vop_to_refs_elt object OBJ1 with
1672    uid of a vop OBJ2.  */
1673
1674 static int
1675 vtoe_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1676 {
1677   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1678     (const struct vop_to_refs_elt *) obj1;
1679   const unsigned *const uid = (const unsigned *) obj2;
1680
1681   return vtoe->uid == *uid;
1682 }
1683
1684 /* A function to free the struct vop_to_refs_elt object.  */
1685
1686 static void
1687 vtoe_free (void *obj)
1688 {
1689   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1690     (struct vop_to_refs_elt *) obj;
1691
1692   BITMAP_FREE (vtoe->refs_all);
1693   BITMAP_FREE (vtoe->refs_stored);
1694   free (vtoe);
1695 }
1696
1697 /* Records REF to hashtable VOP_TO_REFS for the index VOP.  STORED is true
1698    if the reference REF is stored.  */
1699
1700 static void
1701 record_vop_access (htab_t vop_to_refs, unsigned vop, unsigned ref, bool stored)
1702 {
1703   void **slot = htab_find_slot_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop, INSERT);
1704   struct vop_to_refs_elt *vtoe;
1705
1706   if (!*slot)
1707     {
1708       vtoe = XNEW (struct vop_to_refs_elt);
1709       vtoe->uid = vop;
1710       vtoe->refs_all = BITMAP_ALLOC (NULL);
1711       vtoe->refs_stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1712       *slot = vtoe;
1713     }
1714   else
1715     vtoe = (struct vop_to_refs_elt *) *slot;
1716
1717   bitmap_set_bit (vtoe->refs_all, ref);
1718   if (stored)
1719     bitmap_set_bit (vtoe->refs_stored, ref);
1720 }
1721
1722 /* Returns the set of references that access VOP according to the table
1723    VOP_TO_REFS.  */
1724
1725 static bitmap
1726 get_vop_accesses (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1727 {
1728   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1729     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1730   return vtoe->refs_all;
1731 }
1732
1733 /* Returns the set of stores that access VOP according to the table
1734    VOP_TO_REFS.  */
1735
1736 static bitmap
1737 get_vop_stores (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1738 {
1739   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1740     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1741   return vtoe->refs_stored;
1742 }
1743
1744 /* Adds REF to mapping from virtual operands to references in LOOP.  */
1745
1746 static void
1747 add_vop_ref_mapping (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
1748 {
1749   htab_t map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
1750   bool stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1751   bitmap clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1752                                loop->num);
1753   bitmap_iterator bi;
1754   unsigned vop;
1755
1756   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, vop, bi)
1757     {
1758       record_vop_access (map, vop, ref->id, stored);
1759     }
1760 }
1761
1762 /* Create a mapping from virtual operands to references that touch them
1763    in LOOP.  */
1764
1765 static void
1766 create_vop_ref_mapping_loop (struct loop *loop)
1767 {
1768   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1769   struct loop *sloop;
1770   bitmap_iterator bi;
1771   unsigned i;
1772   mem_ref_p ref;
1773
1774   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs, 0, i, bi)
1775     {
1776       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
1777       for (sloop = loop; sloop != current_loops->tree_root; sloop = loop_outer (sloop))
1778         add_vop_ref_mapping (sloop, ref);
1779     }
1780 }
1781
1782 /* For each non-clobbered virtual operand and each loop, record the memory
1783    references in this loop that touch the operand.  */
1784
1785 static void
1786 create_vop_ref_mapping (void)
1787 {
1788   loop_iterator li;
1789   struct loop *loop;
1790
1791   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1792     {
1793       create_vop_ref_mapping_loop (loop);
1794     }
1795 }
1796
1797 /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
1798
1799 static void
1800 analyze_memory_references (void)
1801 {
1802   unsigned i;
1803   bitmap empty;
1804   htab_t hempty;
1805
1806   memory_accesses.refs
1807           = htab_create (100, memref_hash, memref_eq, memref_free);
1808   memory_accesses.refs_list = NULL;
1809   memory_accesses.refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1810                                             number_of_loops ());
1811   memory_accesses.all_refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1812                                                 number_of_loops ());
1813   memory_accesses.clobbered_vops = VEC_alloc (bitmap, heap,
1814                                               number_of_loops ());
1815   memory_accesses.vop_ref_map = VEC_alloc (htab_t, heap,
1816                                            number_of_loops ());
1817
1818   for (i = 0; i < number_of_loops (); i++)
1819     {
1820       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1821       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, empty);
1822       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1823       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, empty);
1824       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1825       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, empty);
1826       hempty = htab_create (10, vtoe_hash, vtoe_eq, vtoe_free);
1827       VEC_quick_push (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, hempty);
1828     }
1829
1830   memory_accesses.ttae_cache = NULL;
1831
1832   gather_mem_refs_in_loops ();
1833   create_vop_ref_mapping ();
1834 }
1835
1836 /* Returns true if MEM1 and MEM2 may alias.  TTAE_CACHE is used as a cache in
1837    tree_to_aff_combination_expand.  */
1838
1839 static bool
1840 mem_refs_may_alias_p (tree mem1, tree mem2, struct pointer_map_t **ttae_cache)
1841 {
1842   /* Perform BASE + OFFSET analysis -- if MEM1 and MEM2 are based on the same
1843      object and their offset differ in such a way that the locations cannot
1844      overlap, then they cannot alias.  */
1845   double_int size1, size2;
1846   aff_tree off1, off2;
1847
1848   /* Perform basic offset and type-based disambiguation.  */
1849   if (!refs_may_alias_p (mem1, mem2))
1850     return false;
1851
1852   /* The expansion of addresses may be a bit expensive, thus we only do
1853      the check at -O2 and higher optimization levels.  */
1854   if (optimize < 2)
1855     return true;
1856
1857   get_inner_reference_aff (mem1, &off1, &size1);
1858   get_inner_reference_aff (mem2, &off2, &size2);
1859   aff_combination_expand (&off1, ttae_cache);
1860   aff_combination_expand (&off2, ttae_cache);
1861   aff_combination_scale (&off1, double_int_minus_one);
1862   aff_combination_add (&off2, &off1);
1863
1864   if (aff_comb_cannot_overlap_p (&off2, size1, size2))
1865     return false;
1866
1867   return true;
1868 }
1869
1870 /* Rewrites location LOC by TMP_VAR.  */
1871
1872 static void
1873 rewrite_mem_ref_loc (mem_ref_loc_p loc, tree tmp_var)
1874 {
1875   mark_virtual_ops_for_renaming (loc->stmt);
1876   *loc->ref = tmp_var;
1877   update_stmt (loc->stmt);
1878 }
1879
1880 /* Adds all locations of REF in LOOP and its subloops to LOCS.  */
1881
1882 static void
1883 get_all_locs_in_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref,
1884                       VEC (mem_ref_loc_p, heap) **locs)
1885 {
1886   mem_ref_locs_p accs;
1887   unsigned i;
1888   mem_ref_loc_p loc;
1889   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1890                            loop->num);
1891   struct loop *subloop;
1892
1893   if (!bitmap_bit_p (refs, ref->id))
1894     return;
1895
1896   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1897       > (unsigned) loop->num)
1898     {
1899       accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1900       if (accs)
1901         {
1902           FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1903             VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, *locs, loc);
1904         }
1905     }
1906
1907   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
1908     get_all_locs_in_loop (subloop, ref, locs);
1909 }
1910
1911 /* Rewrites all references to REF in LOOP by variable TMP_VAR.  */
1912
1913 static void
1914 rewrite_mem_refs (struct loop *loop, mem_ref_p ref, tree tmp_var)
1915 {
1916   unsigned i;
1917   mem_ref_loc_p loc;
1918   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
1919
1920   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
1921   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
1922     rewrite_mem_ref_loc (loc, tmp_var);
1923   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
1924 }
1925
1926 /* The name and the length of the currently generated variable
1927    for lsm.  */
1928 #define MAX_LSM_NAME_LENGTH 40
1929 static char lsm_tmp_name[MAX_LSM_NAME_LENGTH + 1];
1930 static int lsm_tmp_name_length;
1931
1932 /* Adds S to lsm_tmp_name.  */
1933
1934 static void
1935 lsm_tmp_name_add (const char *s)
1936 {
1937   int l = strlen (s) + lsm_tmp_name_length;
1938   if (l > MAX_LSM_NAME_LENGTH)
1939     return;
1940
1941   strcpy (lsm_tmp_name + lsm_tmp_name_length, s);
1942   lsm_tmp_name_length = l;
1943 }
1944
1945 /* Stores the name for temporary variable that replaces REF to
1946    lsm_tmp_name.  */
1947
1948 static void
1949 gen_lsm_tmp_name (tree ref)
1950 {
1951   const char *name;
1952
1953   switch (TREE_CODE (ref))
1954     {
1955     case MEM_REF:
1956     case TARGET_MEM_REF:
1957       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1958       lsm_tmp_name_add ("_");
1959       break;
1960
1961     case ADDR_EXPR:
1962       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1963       break;
1964
1965     case BIT_FIELD_REF:
1966     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1967     case ARRAY_RANGE_REF:
1968       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1969       break;
1970
1971     case REALPART_EXPR:
1972       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1973       lsm_tmp_name_add ("_RE");
1974       break;
1975
1976     case IMAGPART_EXPR:
1977       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1978       lsm_tmp_name_add ("_IM");
1979       break;
1980
1981     case COMPONENT_REF:
1982       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1983       lsm_tmp_name_add ("_");
1984       name = get_name (TREE_OPERAND (ref, 1));
1985       if (!name)
1986         name = "F";
1987       lsm_tmp_name_add (name);
1988       break;
1989
1990     case ARRAY_REF:
1991       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1992       lsm_tmp_name_add ("_I");
1993       break;
1994
1995     case SSA_NAME:
1996       ref = SSA_NAME_VAR (ref);
1997       /* Fallthru.  */
1998
1999     case VAR_DECL:
2000     case PARM_DECL:
2001       name = get_name (ref);
2002       if (!name)
2003         name = "D";
2004       lsm_tmp_name_add (name);
2005       break;
2006
2007     case STRING_CST:
2008       lsm_tmp_name_add ("S");
2009       break;
2010
2011     case RESULT_DECL:
2012       lsm_tmp_name_add ("R");
2013       break;
2014
2015     case INTEGER_CST:
2016       /* Nothing.  */
2017       break;
2018
2019     default:
2020       gcc_unreachable ();
2021     }
2022 }
2023
2024 /* Determines name for temporary variable that replaces REF.
2025    The name is accumulated into the lsm_tmp_name variable.
2026    N is added to the name of the temporary.  */
2027
2028 char *
2029 get_lsm_tmp_name (tree ref, unsigned n)
2030 {
2031   char ns[2];
2032
2033   lsm_tmp_name_length = 0;
2034   gen_lsm_tmp_name (ref);
2035   lsm_tmp_name_add ("_lsm");
2036   if (n < 10)
2037     {
2038       ns[0] = '0' + n;
2039       ns[1] = 0;
2040       lsm_tmp_name_add (ns);
2041     }
2042   return lsm_tmp_name;
2043 }
2044
2045 /* Executes store motion of memory reference REF from LOOP.
2046    Exits from the LOOP are stored in EXITS.  The initialization of the
2047    temporary variable is put to the preheader of the loop, and assignments
2048    to the reference from the temporary variable are emitted to exits.  */
2049
2050 static void
2051 execute_sm (struct loop *loop, VEC (edge, heap) *exits, mem_ref_p ref)
2052 {
2053   tree tmp_var;
2054   unsigned i;
2055   gimple load, store;
2056   struct fmt_data fmt_data;
2057   edge ex;
2058   struct lim_aux_data *lim_data;
2059
2060   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2061     {
2062       fprintf (dump_file, "Executing store motion of ");
2063       print_generic_expr (dump_file, ref->mem, 0);
2064       fprintf (dump_file, " from loop %d\n", loop->num);
2065     }
2066
2067   tmp_var = make_rename_temp (TREE_TYPE (ref->mem),
2068                               get_lsm_tmp_name (ref->mem, ~0));
2069
2070   fmt_data.loop = loop;
2071   fmt_data.orig_loop = loop;
2072   for_each_index (&ref->mem, force_move_till, &fmt_data);
2073
2074   rewrite_mem_refs (loop, ref, tmp_var);
2075
2076   /* Emit the load & stores.  */
2077   load = gimple_build_assign (tmp_var, unshare_expr (ref->mem));
2078   lim_data = init_lim_data (load);
2079   lim_data->max_loop = loop;
2080   lim_data->tgt_loop = loop;
2081
2082   /* Put this into the latch, so that we are sure it will be processed after
2083      all dependencies.  */
2084   gsi_insert_on_edge (loop_latch_edge (loop), load);
2085
2086   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2087     {
2088       store = gimple_build_assign (unshare_expr (ref->mem), tmp_var);
2089       gsi_insert_on_edge (ex, store);
2090     }
2091 }
2092
2093 /* Hoists memory references MEM_REFS out of LOOP.  EXITS is the list of exit
2094    edges of the LOOP.  */
2095
2096 static void
2097 hoist_memory_references (struct loop *loop, bitmap mem_refs,
2098                          VEC (edge, heap) *exits)
2099 {
2100   mem_ref_p ref;
2101   unsigned  i;
2102   bitmap_iterator bi;
2103
2104   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (mem_refs, 0, i, bi)
2105     {
2106       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2107       execute_sm (loop, exits, ref);
2108     }
2109 }
2110
2111 /* Returns true if REF is always accessed in LOOP.  If STORED_P is true
2112    make sure REF is always stored to in LOOP.  */
2113
2114 static bool
2115 ref_always_accessed_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2116 {
2117   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
2118   unsigned i;
2119   mem_ref_loc_p loc;
2120   bool ret = false;
2121   struct loop *must_exec;
2122   tree base;
2123
2124   base = get_base_address (ref->mem);
2125   if (INDIRECT_REF_P (base)
2126       || TREE_CODE (base) == MEM_REF)
2127     base = TREE_OPERAND (base, 0);
2128
2129   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
2130   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
2131     {
2132       if (!get_lim_data (loc->stmt))
2133         continue;
2134
2135       /* If we require an always executed store make sure the statement
2136          stores to the reference.  */
2137       if (stored_p)
2138         {
2139           tree lhs;
2140           if (!gimple_get_lhs (loc->stmt))
2141             continue;
2142           lhs = get_base_address (gimple_get_lhs (loc->stmt));
2143           if (!lhs)
2144             continue;
2145           if (INDIRECT_REF_P (lhs)
2146               || TREE_CODE (lhs) == MEM_REF)
2147             lhs = TREE_OPERAND (lhs, 0);
2148           if (lhs != base)
2149             continue;
2150         }
2151
2152       must_exec = get_lim_data (loc->stmt)->always_executed_in;
2153       if (!must_exec)
2154         continue;
2155
2156       if (must_exec == loop
2157           || flow_loop_nested_p (must_exec, loop))
2158         {
2159           ret = true;
2160           break;
2161         }
2162     }
2163   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
2164
2165   return ret;
2166 }
2167
2168 /* Returns true if REF1 and REF2 are independent.  */
2169
2170 static bool
2171 refs_independent_p (mem_ref_p ref1, mem_ref_p ref2)
2172 {
2173   if (ref1 == ref2
2174       || bitmap_bit_p (ref1->indep_ref, ref2->id))
2175     return true;
2176   if (bitmap_bit_p (ref1->dep_ref, ref2->id))
2177     return false;
2178
2179   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2180     fprintf (dump_file, "Querying dependency of refs %u and %u: ",
2181              ref1->id, ref2->id);
2182
2183   if (mem_refs_may_alias_p (ref1->mem, ref2->mem,
2184                             &memory_accesses.ttae_cache))
2185     {
2186       bitmap_set_bit (ref1->dep_ref, ref2->id);
2187       bitmap_set_bit (ref2->dep_ref, ref1->id);
2188       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2189         fprintf (dump_file, "dependent.\n");
2190       return false;
2191     }
2192   else
2193     {
2194       bitmap_set_bit (ref1->indep_ref, ref2->id);
2195       bitmap_set_bit (ref2->indep_ref, ref1->id);
2196       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2197         fprintf (dump_file, "independent.\n");
2198       return true;
2199     }
2200 }
2201
2202 /* Records the information whether REF is independent in LOOP (according
2203    to INDEP).  */
2204
2205 static void
2206 record_indep_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool indep)
2207 {
2208   if (indep)
2209     bitmap_set_bit (ref->indep_loop, loop->num);
2210   else
2211     bitmap_set_bit (ref->dep_loop, loop->num);
2212 }
2213
2214 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2215    LOOP.  */
2216
2217 static bool
2218 ref_indep_loop_p_1 (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2219 {
2220   bitmap clobbers, refs_to_check, refs;
2221   unsigned i;
2222   bitmap_iterator bi;
2223   bool ret = true, stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
2224   htab_t map;
2225   mem_ref_p aref;
2226
2227   /* If the reference is clobbered, it is not independent.  */
2228   clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
2229   if (bitmap_intersect_p (ref->vops, clobbers))
2230     return false;
2231
2232   refs_to_check = BITMAP_ALLOC (NULL);
2233
2234   map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
2235   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, i, bi)
2236     {
2237       if (stored)
2238         refs = get_vop_accesses (map, i);
2239       else
2240         refs = get_vop_stores (map, i);
2241
2242       bitmap_ior_into (refs_to_check, refs);
2243     }
2244
2245   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs_to_check, 0, i, bi)
2246     {
2247       aref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2248       if (!refs_independent_p (ref, aref))
2249         {
2250           ret = false;
2251           record_indep_loop (loop, aref, false);
2252           break;
2253         }
2254     }
2255
2256   BITMAP_FREE (refs_to_check);
2257   return ret;
2258 }
2259
2260 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2261    LOOP.  Wrapper over ref_indep_loop_p_1, caching its results.  */
2262
2263 static bool
2264 ref_indep_loop_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2265 {
2266   bool ret;
2267
2268   if (bitmap_bit_p (ref->indep_loop, loop->num))
2269     return true;
2270   if (bitmap_bit_p (ref->dep_loop, loop->num))
2271     return false;
2272
2273   ret = ref_indep_loop_p_1 (loop, ref);
2274
2275   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2276     fprintf (dump_file, "Querying dependencies of ref %u in loop %d: %s\n",
2277              ref->id, loop->num, ret ? "independent" : "dependent");
2278
2279   record_indep_loop (loop, ref, ret);
2280
2281   return ret;
2282 }
2283
2284 /* Returns true if we can perform store motion of REF from LOOP.  */
2285
2286 static bool
2287 can_sm_ref_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2288 {
2289   tree base;
2290
2291   /* Unless the reference is stored in the loop, there is nothing to do.  */
2292   if (!bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
2293     return false;
2294
2295   /* It should be movable.  */
2296   if (!is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref->mem))
2297       || TREE_THIS_VOLATILE (ref->mem)
2298       || !for_each_index (&ref->mem, may_move_till, loop))
2299     return false;
2300
2301   /* If it can throw fail, we do not properly update EH info.  */
2302   if (tree_could_throw_p (ref->mem))
2303     return false;
2304
2305   /* If it can trap, it must be always executed in LOOP.
2306      Readonly memory locations may trap when storing to them, but
2307      tree_could_trap_p is a predicate for rvalues, so check that
2308      explicitly.  */
2309   base = get_base_address (ref->mem);
2310   if ((tree_could_trap_p (ref->mem)
2311        || (DECL_P (base) && TREE_READONLY (base)))
2312       && !ref_always_accessed_p (loop, ref, true))
2313     return false;
2314
2315   /* And it must be independent on all other memory references
2316      in LOOP.  */
2317   if (!ref_indep_loop_p (loop, ref))
2318     return false;
2319
2320   return true;
2321 }
2322
2323 /* Marks the references in LOOP for that store motion should be performed
2324    in REFS_TO_SM.  SM_EXECUTED is the set of references for that store
2325    motion was performed in one of the outer loops.  */
2326
2327 static void
2328 find_refs_for_sm (struct loop *loop, bitmap sm_executed, bitmap refs_to_sm)
2329 {
2330   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
2331                            loop->num);
2332   unsigned i;
2333   bitmap_iterator bi;
2334   mem_ref_p ref;
2335
2336   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (refs, sm_executed, 0, i, bi)
2337     {
2338       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2339       if (can_sm_ref_p (loop, ref))
2340         bitmap_set_bit (refs_to_sm, i);
2341     }
2342 }
2343
2344 /* Checks whether LOOP (with exits stored in EXITS array) is suitable
2345    for a store motion optimization (i.e. whether we can insert statement
2346    on its exits).  */
2347
2348 static bool
2349 loop_suitable_for_sm (struct loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED,
2350                       VEC (edge, heap) *exits)
2351 {
2352   unsigned i;
2353   edge ex;
2354
2355   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2356     if (ex->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_EH))
2357       return false;
2358
2359   return true;
2360 }
2361
2362 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2363    LOOP.  SM_EXECUTED is the bitmap of the memory references for that
2364    store motion was executed in one of the outer loops.  */
2365
2366 static void
2367 store_motion_loop (struct loop *loop, bitmap sm_executed)
2368 {
2369   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
2370   struct loop *subloop;
2371   bitmap sm_in_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
2372
2373   if (loop_suitable_for_sm (loop, exits))
2374     {
2375       find_refs_for_sm (loop, sm_executed, sm_in_loop);
2376       hoist_memory_references (loop, sm_in_loop, exits);
2377     }
2378   VEC_free (edge, heap, exits);
2379
2380   bitmap_ior_into (sm_executed, sm_in_loop);
2381   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
2382     store_motion_loop (subloop, sm_executed);
2383   bitmap_and_compl_into (sm_executed, sm_in_loop);
2384   BITMAP_FREE (sm_in_loop);
2385 }
2386
2387 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2388    loops.  */
2389
2390 static void
2391 store_motion (void)
2392 {
2393   struct loop *loop;
2394   bitmap sm_executed = BITMAP_ALLOC (NULL);
2395
2396   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop != NULL; loop = loop->next)
2397     store_motion_loop (loop, sm_executed);
2398
2399   BITMAP_FREE (sm_executed);
2400   gsi_commit_edge_inserts ();
2401 }
2402
2403 /* Fills ALWAYS_EXECUTED_IN information for basic blocks of LOOP, i.e.
2404    for each such basic block bb records the outermost loop for that execution
2405    of its header implies execution of bb.  CONTAINS_CALL is the bitmap of
2406    blocks that contain a nonpure call.  */
2407
2408 static void
2409 fill_always_executed_in (struct loop *loop, sbitmap contains_call)
2410 {
2411   basic_block bb = NULL, *bbs, last = NULL;
2412   unsigned i;
2413   edge e;
2414   struct loop *inn_loop = loop;
2415
2416   if (ALWAYS_EXECUTED_IN (loop->header) == NULL)
2417     {
2418       bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
2419
2420       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2421         {
2422           edge_iterator ei;
2423           bb = bbs[i];
2424
2425           if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2426             last = bb;
2427
2428           if (TEST_BIT (contains_call, bb->index))
2429             break;
2430
2431           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2432             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
2433               break;
2434           if (e)
2435             break;
2436
2437           /* A loop might be infinite (TODO use simple loop analysis
2438              to disprove this if possible).  */
2439           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
2440             break;
2441
2442           if (!flow_bb_inside_loop_p (inn_loop, bb))
2443             break;
2444
2445           if (bb->loop_father->header == bb)
2446             {
2447               if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2448                 break;
2449
2450               /* In a loop that is always entered we may proceed anyway.
2451                  But record that we entered it and stop once we leave it.  */
2452               inn_loop = bb->loop_father;
2453             }
2454         }
2455
2456       while (1)
2457         {
2458           SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (last, loop);
2459           if (last == loop->header)
2460             break;
2461           last = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, last);
2462         }
2463
2464       free (bbs);
2465     }
2466
2467   for (loop = loop->inner; loop; loop = loop->next)
2468     fill_always_executed_in (loop, contains_call);
2469 }
2470
2471 /* Compute the global information needed by the loop invariant motion pass.  */
2472
2473 static void
2474 tree_ssa_lim_initialize (void)
2475 {
2476   sbitmap contains_call = sbitmap_alloc (last_basic_block);
2477   gimple_stmt_iterator bsi;
2478   struct loop *loop;
2479   basic_block bb;
2480
2481   sbitmap_zero (contains_call);
2482   FOR_EACH_BB (bb)
2483     {
2484       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2485         {
2486           if (nonpure_call_p (gsi_stmt (bsi)))
2487             break;
2488         }
2489
2490       if (!gsi_end_p (bsi))
2491         SET_BIT (contains_call, bb->index);
2492     }
2493
2494   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop; loop = loop->next)
2495     fill_always_executed_in (loop, contains_call);
2496
2497   sbitmap_free (contains_call);
2498
2499   lim_aux_data_map = pointer_map_create ();
2500 }
2501
2502 /* Cleans up after the invariant motion pass.  */
2503
2504 static void
2505 tree_ssa_lim_finalize (void)
2506 {
2507   basic_block bb;
2508   unsigned i;
2509   bitmap b;
2510   htab_t h;
2511
2512   FOR_EACH_BB (bb)
2513     SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (bb, NULL);
2514
2515   pointer_map_destroy (lim_aux_data_map);
2516
2517   VEC_free (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list);
2518   htab_delete (memory_accesses.refs);
2519
2520   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, i, b)
2521     BITMAP_FREE (b);
2522   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.refs_in_loop);
2523
2524   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, i, b)
2525     BITMAP_FREE (b);
2526   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.all_refs_in_loop);
2527
2528   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, i, b)
2529     BITMAP_FREE (b);
2530   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.clobbered_vops);
2531
2532   FOR_EACH_VEC_ELT (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, i, h)
2533     htab_delete (h);
2534   VEC_free (htab_t, heap, memory_accesses.vop_ref_map);
2535
2536   if (memory_accesses.ttae_cache)
2537     pointer_map_destroy (memory_accesses.ttae_cache);
2538 }
2539
2540 /* Moves invariants from loops.  Only "expensive" invariants are moved out --
2541    i.e. those that are likely to be win regardless of the register pressure.  */
2542
2543 unsigned int
2544 tree_ssa_lim (void)
2545 {
2546   unsigned int todo;
2547
2548   tree_ssa_lim_initialize ();
2549
2550   /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
2551   analyze_memory_references ();
2552
2553   /* For each statement determine the outermost loop in that it is
2554      invariant and cost for computing the invariant.  */
2555   determine_invariantness ();
2556
2557   /* Execute store motion.  Force the necessary invariants to be moved
2558      out of the loops as well.  */
2559   store_motion ();
2560
2561   /* Move the expressions that are expensive enough.  */
2562   todo = move_computations ();
2563
2564   tree_ssa_lim_finalize ();
2565
2566   return todo;
2567 }