OSDN Git Service

* tree-ssa-loop-im.c (SET_ALWAYS_EXECUTED_IN): New macro.
[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           t = build3 (COND_EXPR, TREE_TYPE (gimple_phi_result (stmt)),
1255                       t, arg0, arg1);
1256           new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (COND_EXPR,
1257                                                    gimple_phi_result (stmt),
1258                                                    t, NULL_TREE);
1259           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_phi_result (stmt)) = new_stmt;
1260           *((unsigned int *)(dw_data->global_data)) |= TODO_cleanup_cfg;
1261         }
1262       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), new_stmt);
1263       remove_phi_node (&bsi, false);
1264     }
1265
1266   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1267     {
1268       stmt = gsi_stmt (bsi);
1269
1270       lim_data = get_lim_data (stmt);
1271       if (lim_data == NULL)
1272         {
1273           gsi_next (&bsi);
1274           continue;
1275         }
1276
1277       cost = lim_data->cost;
1278       level = lim_data->tgt_loop;
1279       clear_lim_data (stmt);
1280
1281       if (!level)
1282         {
1283           gsi_next (&bsi);
1284           continue;
1285         }
1286
1287       /* We do not really want to move conditionals out of the loop; we just
1288          placed it here to force its operands to be moved if necessary.  */
1289       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1290         continue;
1291
1292       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1293         {
1294           fprintf (dump_file, "Moving statement\n");
1295           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1296           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1297                    cost, level->num);
1298         }
1299
1300       mark_virtual_ops_for_renaming (stmt);
1301       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), stmt);
1302       gsi_remove (&bsi, false);
1303     }
1304 }
1305
1306 /* Hoist the statements out of the loops prescribed by data stored in
1307    LIM_DATA structures associated with each statement.*/
1308
1309 static unsigned int
1310 move_computations (void)
1311 {
1312   struct dom_walk_data walk_data;
1313   unsigned int todo = 0;
1314
1315   memset (&walk_data, 0, sizeof (struct dom_walk_data));
1316   walk_data.global_data = &todo;
1317   walk_data.dom_direction = CDI_DOMINATORS;
1318   walk_data.before_dom_children = move_computations_stmt;
1319
1320   init_walk_dominator_tree (&walk_data);
1321   walk_dominator_tree (&walk_data, ENTRY_BLOCK_PTR);
1322   fini_walk_dominator_tree (&walk_data);
1323
1324   gsi_commit_edge_inserts ();
1325   if (need_ssa_update_p (cfun))
1326     rewrite_into_loop_closed_ssa (NULL, TODO_update_ssa);
1327
1328   return todo;
1329 }
1330
1331 /* Checks whether the statement defining variable *INDEX can be hoisted
1332    out of the loop passed in DATA.  Callback for for_each_index.  */
1333
1334 static bool
1335 may_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1336 {
1337   struct loop *loop = (struct loop *) data, *max_loop;
1338
1339   /* If REF is an array reference, check also that the step and the lower
1340      bound is invariant in LOOP.  */
1341   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1342     {
1343       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1344       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1345
1346       max_loop = outermost_invariant_loop (step, loop);
1347       if (!max_loop)
1348         return false;
1349
1350       max_loop = outermost_invariant_loop (lbound, loop);
1351       if (!max_loop)
1352         return false;
1353     }
1354
1355   max_loop = outermost_invariant_loop (*index, loop);
1356   if (!max_loop)
1357     return false;
1358
1359   return true;
1360 }
1361
1362 /* If OP is SSA NAME, force the statement that defines it to be
1363    moved out of the LOOP.  ORIG_LOOP is the loop in that EXPR is used.  */
1364
1365 static void
1366 force_move_till_op (tree op, struct loop *orig_loop, struct loop *loop)
1367 {
1368   gimple stmt;
1369
1370   if (!op
1371       || is_gimple_min_invariant (op))
1372     return;
1373
1374   gcc_assert (TREE_CODE (op) == SSA_NAME);
1375
1376   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1377   if (gimple_nop_p (stmt))
1378     return;
1379
1380   set_level (stmt, orig_loop, loop);
1381 }
1382
1383 /* Forces statement defining invariants in REF (and *INDEX) to be moved out of
1384    the LOOP.  The reference REF is used in the loop ORIG_LOOP.  Callback for
1385    for_each_index.  */
1386
1387 struct fmt_data
1388 {
1389   struct loop *loop;
1390   struct loop *orig_loop;
1391 };
1392
1393 static bool
1394 force_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1395 {
1396   struct fmt_data *fmt_data = (struct fmt_data *) data;
1397
1398   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1399     {
1400       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1401       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1402
1403       force_move_till_op (step, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1404       force_move_till_op (lbound, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1405     }
1406
1407   force_move_till_op (*index, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1408
1409   return true;
1410 }
1411
1412 /* A hash function for struct mem_ref object OBJ.  */
1413
1414 static hashval_t
1415 memref_hash (const void *obj)
1416 {
1417   const struct mem_ref *const mem = (const struct mem_ref *) obj;
1418
1419   return mem->hash;
1420 }
1421
1422 /* An equality function for struct mem_ref object OBJ1 with
1423    memory reference OBJ2.  */
1424
1425 static int
1426 memref_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1427 {
1428   const struct mem_ref *const mem1 = (const struct mem_ref *) obj1;
1429
1430   return operand_equal_p (mem1->mem, (const_tree) obj2, 0);
1431 }
1432
1433 /* Releases list of memory reference locations ACCS.  */
1434
1435 static void
1436 free_mem_ref_locs (mem_ref_locs_p accs)
1437 {
1438   unsigned i;
1439   mem_ref_loc_p loc;
1440
1441   if (!accs)
1442     return;
1443
1444   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1445     free (loc);
1446   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs);
1447   free (accs);
1448 }
1449
1450 /* A function to free the mem_ref object OBJ.  */
1451
1452 static void
1453 memref_free (void *obj)
1454 {
1455   struct mem_ref *const mem = (struct mem_ref *) obj;
1456   unsigned i;
1457   mem_ref_locs_p accs;
1458
1459   BITMAP_FREE (mem->stored);
1460   BITMAP_FREE (mem->indep_loop);
1461   BITMAP_FREE (mem->dep_loop);
1462   BITMAP_FREE (mem->indep_ref);
1463   BITMAP_FREE (mem->dep_ref);
1464
1465   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_locs_p, mem->accesses_in_loop, i, accs)
1466     free_mem_ref_locs (accs);
1467   VEC_free (mem_ref_locs_p, heap, mem->accesses_in_loop);
1468
1469   BITMAP_FREE (mem->vops);
1470   free (mem);
1471 }
1472
1473 /* Allocates and returns a memory reference description for MEM whose hash
1474    value is HASH and id is ID.  */
1475
1476 static mem_ref_p
1477 mem_ref_alloc (tree mem, unsigned hash, unsigned id)
1478 {
1479   mem_ref_p ref = XNEW (struct mem_ref);
1480   ref->mem = mem;
1481   ref->id = id;
1482   ref->hash = hash;
1483   ref->stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1484   ref->indep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1485   ref->dep_loop = BITMAP_ALLOC (NULL);
1486   ref->indep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1487   ref->dep_ref = BITMAP_ALLOC (NULL);
1488   ref->accesses_in_loop = NULL;
1489   ref->vops = BITMAP_ALLOC (NULL);
1490
1491   return ref;
1492 }
1493
1494 /* Allocates and returns the new list of locations.  */
1495
1496 static mem_ref_locs_p
1497 mem_ref_locs_alloc (void)
1498 {
1499   mem_ref_locs_p accs = XNEW (struct mem_ref_locs);
1500   accs->locs = NULL;
1501   return accs;
1502 }
1503
1504 /* Records memory reference location *LOC in LOOP to the memory reference
1505    description REF.  The reference occurs in statement STMT.  */
1506
1507 static void
1508 record_mem_ref_loc (mem_ref_p ref, struct loop *loop, gimple stmt, tree *loc)
1509 {
1510   mem_ref_loc_p aref = XNEW (struct mem_ref_loc);
1511   mem_ref_locs_p accs;
1512   bitmap ril = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1513
1514   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1515       <= (unsigned) loop->num)
1516     VEC_safe_grow_cleared (mem_ref_locs_p, heap, ref->accesses_in_loop,
1517                            loop->num + 1);
1518   accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1519   if (!accs)
1520     {
1521       accs = mem_ref_locs_alloc ();
1522       VEC_replace (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num, accs);
1523     }
1524
1525   aref->stmt = stmt;
1526   aref->ref = loc;
1527
1528   VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, accs->locs, aref);
1529   bitmap_set_bit (ril, ref->id);
1530 }
1531
1532 /* Marks reference REF as stored in LOOP.  */
1533
1534 static void
1535 mark_ref_stored (mem_ref_p ref, struct loop *loop)
1536 {
1537   for (;
1538        loop != current_loops->tree_root
1539        && !bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1540        loop = loop_outer (loop))
1541     bitmap_set_bit (ref->stored, loop->num);
1542 }
1543
1544 /* Gathers memory references in statement STMT in LOOP, storing the
1545    information about them in the memory_accesses structure.  Marks
1546    the vops accessed through unrecognized statements there as
1547    well.  */
1548
1549 static void
1550 gather_mem_refs_stmt (struct loop *loop, gimple stmt)
1551 {
1552   tree *mem = NULL;
1553   hashval_t hash;
1554   PTR *slot;
1555   mem_ref_p ref;
1556   tree vname;
1557   bool is_stored;
1558   bitmap clvops;
1559   unsigned id;
1560
1561   if (!gimple_vuse (stmt))
1562     return;
1563
1564   mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &is_stored);
1565   if (!mem)
1566     goto fail;
1567
1568   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
1569   slot = htab_find_slot_with_hash (memory_accesses.refs, *mem, hash, INSERT);
1570
1571   if (*slot)
1572     {
1573       ref = (mem_ref_p) *slot;
1574       id = ref->id;
1575     }
1576   else
1577     {
1578       id = VEC_length (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list);
1579       ref = mem_ref_alloc (*mem, hash, id);
1580       VEC_safe_push (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list, ref);
1581       *slot = ref;
1582
1583       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1584         {
1585           fprintf (dump_file, "Memory reference %u: ", id);
1586           print_generic_expr (dump_file, ref->mem, TDF_SLIM);
1587           fprintf (dump_file, "\n");
1588         }
1589     }
1590   if (is_stored)
1591     mark_ref_stored (ref, loop);
1592
1593   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1594     bitmap_set_bit (ref->vops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1595   record_mem_ref_loc (ref, loop, stmt, mem);
1596   return;
1597
1598 fail:
1599   clvops = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1600   if ((vname = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
1601     bitmap_set_bit (clvops, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (vname)));
1602 }
1603
1604 /* Gathers memory references in loops.  */
1605
1606 static void
1607 gather_mem_refs_in_loops (void)
1608 {
1609   gimple_stmt_iterator bsi;
1610   basic_block bb;
1611   struct loop *loop;
1612   loop_iterator li;
1613   bitmap clvo, clvi;
1614   bitmap lrefs, alrefs, alrefso;
1615
1616   FOR_EACH_BB (bb)
1617     {
1618       loop = bb->loop_father;
1619       if (loop == current_loops->tree_root)
1620         continue;
1621
1622       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1623         gather_mem_refs_stmt (loop, gsi_stmt (bsi));
1624     }
1625
1626   /* Propagate the information about clobbered vops and accessed memory
1627      references up the loop hierarchy.  */
1628   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1629     {
1630       lrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1631       alrefs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, loop->num);
1632       bitmap_ior_into (alrefs, lrefs);
1633
1634       if (loop_outer (loop) == current_loops->tree_root)
1635         continue;
1636
1637       clvi = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
1638       clvo = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1639                         loop_outer (loop)->num);
1640       bitmap_ior_into (clvo, clvi);
1641
1642       alrefso = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1643                            loop_outer (loop)->num);
1644       bitmap_ior_into (alrefso, alrefs);
1645     }
1646 }
1647
1648 /* Element of the hash table that maps vops to memory references.  */
1649
1650 struct vop_to_refs_elt
1651 {
1652   /* DECL_UID of the vop.  */
1653   unsigned uid;
1654
1655   /* List of the all references.  */
1656   bitmap refs_all;
1657
1658   /* List of stored references.  */
1659   bitmap refs_stored;
1660 };
1661
1662 /* A hash function for struct vop_to_refs_elt object OBJ.  */
1663
1664 static hashval_t
1665 vtoe_hash (const void *obj)
1666 {
1667   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1668     (const struct vop_to_refs_elt *) obj;
1669
1670   return vtoe->uid;
1671 }
1672
1673 /* An equality function for struct vop_to_refs_elt object OBJ1 with
1674    uid of a vop OBJ2.  */
1675
1676 static int
1677 vtoe_eq (const void *obj1, const void *obj2)
1678 {
1679   const struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1680     (const struct vop_to_refs_elt *) obj1;
1681   const unsigned *const uid = (const unsigned *) obj2;
1682
1683   return vtoe->uid == *uid;
1684 }
1685
1686 /* A function to free the struct vop_to_refs_elt object.  */
1687
1688 static void
1689 vtoe_free (void *obj)
1690 {
1691   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1692     (struct vop_to_refs_elt *) obj;
1693
1694   BITMAP_FREE (vtoe->refs_all);
1695   BITMAP_FREE (vtoe->refs_stored);
1696   free (vtoe);
1697 }
1698
1699 /* Records REF to hashtable VOP_TO_REFS for the index VOP.  STORED is true
1700    if the reference REF is stored.  */
1701
1702 static void
1703 record_vop_access (htab_t vop_to_refs, unsigned vop, unsigned ref, bool stored)
1704 {
1705   void **slot = htab_find_slot_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop, INSERT);
1706   struct vop_to_refs_elt *vtoe;
1707
1708   if (!*slot)
1709     {
1710       vtoe = XNEW (struct vop_to_refs_elt);
1711       vtoe->uid = vop;
1712       vtoe->refs_all = BITMAP_ALLOC (NULL);
1713       vtoe->refs_stored = BITMAP_ALLOC (NULL);
1714       *slot = vtoe;
1715     }
1716   else
1717     vtoe = (struct vop_to_refs_elt *) *slot;
1718
1719   bitmap_set_bit (vtoe->refs_all, ref);
1720   if (stored)
1721     bitmap_set_bit (vtoe->refs_stored, ref);
1722 }
1723
1724 /* Returns the set of references that access VOP according to the table
1725    VOP_TO_REFS.  */
1726
1727 static bitmap
1728 get_vop_accesses (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1729 {
1730   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1731     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1732   return vtoe->refs_all;
1733 }
1734
1735 /* Returns the set of stores that access VOP according to the table
1736    VOP_TO_REFS.  */
1737
1738 static bitmap
1739 get_vop_stores (htab_t vop_to_refs, unsigned vop)
1740 {
1741   struct vop_to_refs_elt *const vtoe =
1742     (struct vop_to_refs_elt *) htab_find_with_hash (vop_to_refs, &vop, vop);
1743   return vtoe->refs_stored;
1744 }
1745
1746 /* Adds REF to mapping from virtual operands to references in LOOP.  */
1747
1748 static void
1749 add_vop_ref_mapping (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
1750 {
1751   htab_t map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
1752   bool stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
1753   bitmap clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops,
1754                                loop->num);
1755   bitmap_iterator bi;
1756   unsigned vop;
1757
1758   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, vop, bi)
1759     {
1760       record_vop_access (map, vop, ref->id, stored);
1761     }
1762 }
1763
1764 /* Create a mapping from virtual operands to references that touch them
1765    in LOOP.  */
1766
1767 static void
1768 create_vop_ref_mapping_loop (struct loop *loop)
1769 {
1770   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, loop->num);
1771   struct loop *sloop;
1772   bitmap_iterator bi;
1773   unsigned i;
1774   mem_ref_p ref;
1775
1776   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs, 0, i, bi)
1777     {
1778       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
1779       for (sloop = loop; sloop != current_loops->tree_root; sloop = loop_outer (sloop))
1780         add_vop_ref_mapping (sloop, ref);
1781     }
1782 }
1783
1784 /* For each non-clobbered virtual operand and each loop, record the memory
1785    references in this loop that touch the operand.  */
1786
1787 static void
1788 create_vop_ref_mapping (void)
1789 {
1790   loop_iterator li;
1791   struct loop *loop;
1792
1793   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1794     {
1795       create_vop_ref_mapping_loop (loop);
1796     }
1797 }
1798
1799 /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
1800
1801 static void
1802 analyze_memory_references (void)
1803 {
1804   unsigned i;
1805   bitmap empty;
1806   htab_t hempty;
1807
1808   memory_accesses.refs
1809           = htab_create (100, memref_hash, memref_eq, memref_free);
1810   memory_accesses.refs_list = NULL;
1811   memory_accesses.refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1812                                             number_of_loops ());
1813   memory_accesses.all_refs_in_loop = VEC_alloc (bitmap, heap,
1814                                                 number_of_loops ());
1815   memory_accesses.clobbered_vops = VEC_alloc (bitmap, heap,
1816                                               number_of_loops ());
1817   memory_accesses.vop_ref_map = VEC_alloc (htab_t, heap,
1818                                            number_of_loops ());
1819
1820   for (i = 0; i < number_of_loops (); i++)
1821     {
1822       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1823       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, empty);
1824       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1825       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, empty);
1826       empty = BITMAP_ALLOC (NULL);
1827       VEC_quick_push (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, empty);
1828       hempty = htab_create (10, vtoe_hash, vtoe_eq, vtoe_free);
1829       VEC_quick_push (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, hempty);
1830     }
1831
1832   memory_accesses.ttae_cache = NULL;
1833
1834   gather_mem_refs_in_loops ();
1835   create_vop_ref_mapping ();
1836 }
1837
1838 /* Returns true if a region of size SIZE1 at position 0 and a region of
1839    size SIZE2 at position DIFF cannot overlap.  */
1840
1841 static bool
1842 cannot_overlap_p (aff_tree *diff, double_int size1, double_int size2)
1843 {
1844   double_int d, bound;
1845
1846   /* Unless the difference is a constant, we fail.  */
1847   if (diff->n != 0)
1848     return false;
1849
1850   d = diff->offset;
1851   if (double_int_negative_p (d))
1852     {
1853       /* The second object is before the first one, we succeed if the last
1854          element of the second object is before the start of the first one.  */
1855       bound = double_int_add (d, double_int_add (size2, double_int_minus_one));
1856       return double_int_negative_p (bound);
1857     }
1858   else
1859     {
1860       /* We succeed if the second object starts after the first one ends.  */
1861       return double_int_scmp (size1, d) <= 0;
1862     }
1863 }
1864
1865 /* Returns true if MEM1 and MEM2 may alias.  TTAE_CACHE is used as a cache in
1866    tree_to_aff_combination_expand.  */
1867
1868 static bool
1869 mem_refs_may_alias_p (tree mem1, tree mem2, struct pointer_map_t **ttae_cache)
1870 {
1871   /* Perform BASE + OFFSET analysis -- if MEM1 and MEM2 are based on the same
1872      object and their offset differ in such a way that the locations cannot
1873      overlap, then they cannot alias.  */
1874   double_int size1, size2;
1875   aff_tree off1, off2;
1876
1877   /* Perform basic offset and type-based disambiguation.  */
1878   if (!refs_may_alias_p (mem1, mem2))
1879     return false;
1880
1881   /* The expansion of addresses may be a bit expensive, thus we only do
1882      the check at -O2 and higher optimization levels.  */
1883   if (optimize < 2)
1884     return true;
1885
1886   get_inner_reference_aff (mem1, &off1, &size1);
1887   get_inner_reference_aff (mem2, &off2, &size2);
1888   aff_combination_expand (&off1, ttae_cache);
1889   aff_combination_expand (&off2, ttae_cache);
1890   aff_combination_scale (&off1, double_int_minus_one);
1891   aff_combination_add (&off2, &off1);
1892
1893   if (cannot_overlap_p (&off2, size1, size2))
1894     return false;
1895
1896   return true;
1897 }
1898
1899 /* Rewrites location LOC by TMP_VAR.  */
1900
1901 static void
1902 rewrite_mem_ref_loc (mem_ref_loc_p loc, tree tmp_var)
1903 {
1904   mark_virtual_ops_for_renaming (loc->stmt);
1905   *loc->ref = tmp_var;
1906   update_stmt (loc->stmt);
1907 }
1908
1909 /* Adds all locations of REF in LOOP and its subloops to LOCS.  */
1910
1911 static void
1912 get_all_locs_in_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref,
1913                       VEC (mem_ref_loc_p, heap) **locs)
1914 {
1915   mem_ref_locs_p accs;
1916   unsigned i;
1917   mem_ref_loc_p loc;
1918   bitmap refs = VEC_index (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop,
1919                            loop->num);
1920   struct loop *subloop;
1921
1922   if (!bitmap_bit_p (refs, ref->id))
1923     return;
1924
1925   if (VEC_length (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop)
1926       > (unsigned) loop->num)
1927     {
1928       accs = VEC_index (mem_ref_locs_p, ref->accesses_in_loop, loop->num);
1929       if (accs)
1930         {
1931           FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, accs->locs, i, loc)
1932             VEC_safe_push (mem_ref_loc_p, heap, *locs, loc);
1933         }
1934     }
1935
1936   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
1937     get_all_locs_in_loop (subloop, ref, locs);
1938 }
1939
1940 /* Rewrites all references to REF in LOOP by variable TMP_VAR.  */
1941
1942 static void
1943 rewrite_mem_refs (struct loop *loop, mem_ref_p ref, tree tmp_var)
1944 {
1945   unsigned i;
1946   mem_ref_loc_p loc;
1947   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
1948
1949   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
1950   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
1951     rewrite_mem_ref_loc (loc, tmp_var);
1952   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
1953 }
1954
1955 /* The name and the length of the currently generated variable
1956    for lsm.  */
1957 #define MAX_LSM_NAME_LENGTH 40
1958 static char lsm_tmp_name[MAX_LSM_NAME_LENGTH + 1];
1959 static int lsm_tmp_name_length;
1960
1961 /* Adds S to lsm_tmp_name.  */
1962
1963 static void
1964 lsm_tmp_name_add (const char *s)
1965 {
1966   int l = strlen (s) + lsm_tmp_name_length;
1967   if (l > MAX_LSM_NAME_LENGTH)
1968     return;
1969
1970   strcpy (lsm_tmp_name + lsm_tmp_name_length, s);
1971   lsm_tmp_name_length = l;
1972 }
1973
1974 /* Stores the name for temporary variable that replaces REF to
1975    lsm_tmp_name.  */
1976
1977 static void
1978 gen_lsm_tmp_name (tree ref)
1979 {
1980   const char *name;
1981
1982   switch (TREE_CODE (ref))
1983     {
1984     case MEM_REF:
1985       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1986       lsm_tmp_name_add ("_");
1987       break;
1988
1989     case ADDR_EXPR:
1990       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1991       break;
1992
1993     case BIT_FIELD_REF:
1994     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1995     case ARRAY_RANGE_REF:
1996       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
1997       break;
1998
1999     case REALPART_EXPR:
2000       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2001       lsm_tmp_name_add ("_RE");
2002       break;
2003
2004     case IMAGPART_EXPR:
2005       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2006       lsm_tmp_name_add ("_IM");
2007       break;
2008
2009     case COMPONENT_REF:
2010       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2011       lsm_tmp_name_add ("_");
2012       name = get_name (TREE_OPERAND (ref, 1));
2013       if (!name)
2014         name = "F";
2015       lsm_tmp_name_add (name);
2016       break;
2017
2018     case ARRAY_REF:
2019       gen_lsm_tmp_name (TREE_OPERAND (ref, 0));
2020       lsm_tmp_name_add ("_I");
2021       break;
2022
2023     case SSA_NAME:
2024       ref = SSA_NAME_VAR (ref);
2025       /* Fallthru.  */
2026
2027     case VAR_DECL:
2028     case PARM_DECL:
2029       name = get_name (ref);
2030       if (!name)
2031         name = "D";
2032       lsm_tmp_name_add (name);
2033       break;
2034
2035     case STRING_CST:
2036       lsm_tmp_name_add ("S");
2037       break;
2038
2039     case RESULT_DECL:
2040       lsm_tmp_name_add ("R");
2041       break;
2042
2043     case INTEGER_CST:
2044       /* Nothing.  */
2045       break;
2046
2047     default:
2048       gcc_unreachable ();
2049     }
2050 }
2051
2052 /* Determines name for temporary variable that replaces REF.
2053    The name is accumulated into the lsm_tmp_name variable.
2054    N is added to the name of the temporary.  */
2055
2056 char *
2057 get_lsm_tmp_name (tree ref, unsigned n)
2058 {
2059   char ns[2];
2060
2061   lsm_tmp_name_length = 0;
2062   gen_lsm_tmp_name (ref);
2063   lsm_tmp_name_add ("_lsm");
2064   if (n < 10)
2065     {
2066       ns[0] = '0' + n;
2067       ns[1] = 0;
2068       lsm_tmp_name_add (ns);
2069     }
2070   return lsm_tmp_name;
2071 }
2072
2073 /* Executes store motion of memory reference REF from LOOP.
2074    Exits from the LOOP are stored in EXITS.  The initialization of the
2075    temporary variable is put to the preheader of the loop, and assignments
2076    to the reference from the temporary variable are emitted to exits.  */
2077
2078 static void
2079 execute_sm (struct loop *loop, VEC (edge, heap) *exits, mem_ref_p ref)
2080 {
2081   tree tmp_var;
2082   unsigned i;
2083   gimple load, store;
2084   struct fmt_data fmt_data;
2085   edge ex;
2086   struct lim_aux_data *lim_data;
2087
2088   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2089     {
2090       fprintf (dump_file, "Executing store motion of ");
2091       print_generic_expr (dump_file, ref->mem, 0);
2092       fprintf (dump_file, " from loop %d\n", loop->num);
2093     }
2094
2095   tmp_var = make_rename_temp (TREE_TYPE (ref->mem),
2096                               get_lsm_tmp_name (ref->mem, ~0));
2097
2098   fmt_data.loop = loop;
2099   fmt_data.orig_loop = loop;
2100   for_each_index (&ref->mem, force_move_till, &fmt_data);
2101
2102   rewrite_mem_refs (loop, ref, tmp_var);
2103
2104   /* Emit the load & stores.  */
2105   load = gimple_build_assign (tmp_var, unshare_expr (ref->mem));
2106   lim_data = init_lim_data (load);
2107   lim_data->max_loop = loop;
2108   lim_data->tgt_loop = loop;
2109
2110   /* Put this into the latch, so that we are sure it will be processed after
2111      all dependencies.  */
2112   gsi_insert_on_edge (loop_latch_edge (loop), load);
2113
2114   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2115     {
2116       store = gimple_build_assign (unshare_expr (ref->mem), tmp_var);
2117       gsi_insert_on_edge (ex, store);
2118     }
2119 }
2120
2121 /* Hoists memory references MEM_REFS out of LOOP.  EXITS is the list of exit
2122    edges of the LOOP.  */
2123
2124 static void
2125 hoist_memory_references (struct loop *loop, bitmap mem_refs,
2126                          VEC (edge, heap) *exits)
2127 {
2128   mem_ref_p ref;
2129   unsigned  i;
2130   bitmap_iterator bi;
2131
2132   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (mem_refs, 0, i, bi)
2133     {
2134       ref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2135       execute_sm (loop, exits, ref);
2136     }
2137 }
2138
2139 /* Returns true if REF is always accessed in LOOP.  If STORED_P is true
2140    make sure REF is always stored to in LOOP.  */
2141
2142 static bool
2143 ref_always_accessed_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2144 {
2145   VEC (mem_ref_loc_p, heap) *locs = NULL;
2146   unsigned i;
2147   mem_ref_loc_p loc;
2148   bool ret = false;
2149   struct loop *must_exec;
2150   tree base;
2151
2152   base = get_base_address (ref->mem);
2153   if (INDIRECT_REF_P (base)
2154       || TREE_CODE (base) == MEM_REF)
2155     base = TREE_OPERAND (base, 0);
2156
2157   get_all_locs_in_loop (loop, ref, &locs);
2158   FOR_EACH_VEC_ELT (mem_ref_loc_p, locs, i, loc)
2159     {
2160       if (!get_lim_data (loc->stmt))
2161         continue;
2162
2163       /* If we require an always executed store make sure the statement
2164          stores to the reference.  */
2165       if (stored_p)
2166         {
2167           tree lhs;
2168           if (!gimple_get_lhs (loc->stmt))
2169             continue;
2170           lhs = get_base_address (gimple_get_lhs (loc->stmt));
2171           if (!lhs)
2172             continue;
2173           if (INDIRECT_REF_P (lhs)
2174               || TREE_CODE (lhs) == MEM_REF)
2175             lhs = TREE_OPERAND (lhs, 0);
2176           if (lhs != base)
2177             continue;
2178         }
2179
2180       must_exec = get_lim_data (loc->stmt)->always_executed_in;
2181       if (!must_exec)
2182         continue;
2183
2184       if (must_exec == loop
2185           || flow_loop_nested_p (must_exec, loop))
2186         {
2187           ret = true;
2188           break;
2189         }
2190     }
2191   VEC_free (mem_ref_loc_p, heap, locs);
2192
2193   return ret;
2194 }
2195
2196 /* Returns true if REF1 and REF2 are independent.  */
2197
2198 static bool
2199 refs_independent_p (mem_ref_p ref1, mem_ref_p ref2)
2200 {
2201   if (ref1 == ref2
2202       || bitmap_bit_p (ref1->indep_ref, ref2->id))
2203     return true;
2204   if (bitmap_bit_p (ref1->dep_ref, ref2->id))
2205     return false;
2206
2207   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2208     fprintf (dump_file, "Querying dependency of refs %u and %u: ",
2209              ref1->id, ref2->id);
2210
2211   if (mem_refs_may_alias_p (ref1->mem, ref2->mem,
2212                             &memory_accesses.ttae_cache))
2213     {
2214       bitmap_set_bit (ref1->dep_ref, ref2->id);
2215       bitmap_set_bit (ref2->dep_ref, ref1->id);
2216       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2217         fprintf (dump_file, "dependent.\n");
2218       return false;
2219     }
2220   else
2221     {
2222       bitmap_set_bit (ref1->indep_ref, ref2->id);
2223       bitmap_set_bit (ref2->indep_ref, ref1->id);
2224       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2225         fprintf (dump_file, "independent.\n");
2226       return true;
2227     }
2228 }
2229
2230 /* Records the information whether REF is independent in LOOP (according
2231    to INDEP).  */
2232
2233 static void
2234 record_indep_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool indep)
2235 {
2236   if (indep)
2237     bitmap_set_bit (ref->indep_loop, loop->num);
2238   else
2239     bitmap_set_bit (ref->dep_loop, loop->num);
2240 }
2241
2242 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2243    LOOP.  */
2244
2245 static bool
2246 ref_indep_loop_p_1 (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2247 {
2248   bitmap clobbers, refs_to_check, refs;
2249   unsigned i;
2250   bitmap_iterator bi;
2251   bool ret = true, stored = bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num);
2252   htab_t map;
2253   mem_ref_p aref;
2254
2255   /* If the reference is clobbered, it is not independent.  */
2256   clobbers = VEC_index (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, loop->num);
2257   if (bitmap_intersect_p (ref->vops, clobbers))
2258     return false;
2259
2260   refs_to_check = BITMAP_ALLOC (NULL);
2261
2262   map = VEC_index (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, loop->num);
2263   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (ref->vops, clobbers, 0, i, bi)
2264     {
2265       if (stored)
2266         refs = get_vop_accesses (map, i);
2267       else
2268         refs = get_vop_stores (map, i);
2269
2270       bitmap_ior_into (refs_to_check, refs);
2271     }
2272
2273   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs_to_check, 0, i, bi)
2274     {
2275       aref = VEC_index (mem_ref_p, memory_accesses.refs_list, i);
2276       if (!refs_independent_p (ref, aref))
2277         {
2278           ret = false;
2279           record_indep_loop (loop, aref, false);
2280           break;
2281         }
2282     }
2283
2284   BITMAP_FREE (refs_to_check);
2285   return ret;
2286 }
2287
2288 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2289    LOOP.  Wrapper over ref_indep_loop_p_1, caching its results.  */
2290
2291 static bool
2292 ref_indep_loop_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2293 {
2294   bool ret;
2295
2296   if (bitmap_bit_p (ref->indep_loop, loop->num))
2297     return true;
2298   if (bitmap_bit_p (ref->dep_loop, loop->num))
2299     return false;
2300
2301   ret = ref_indep_loop_p_1 (loop, ref);
2302
2303   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2304     fprintf (dump_file, "Querying dependencies of ref %u in loop %d: %s\n",
2305              ref->id, loop->num, ret ? "independent" : "dependent");
2306
2307   record_indep_loop (loop, ref, ret);
2308
2309   return ret;
2310 }
2311
2312 /* Returns true if we can perform store motion of REF from LOOP.  */
2313
2314 static bool
2315 can_sm_ref_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2316 {
2317   tree base;
2318
2319   /* Unless the reference is stored in the loop, there is nothing to do.  */
2320   if (!bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
2321     return false;
2322
2323   /* It should be movable.  */
2324   if (!is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref->mem))
2325       || TREE_THIS_VOLATILE (ref->mem)
2326       || !for_each_index (&ref->mem, may_move_till, loop))
2327     return false;
2328
2329   /* If it can throw fail, we do not properly update EH info.  */
2330   if (tree_could_throw_p (ref->mem))
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 | EDGE_EH))
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 (ALWAYS_EXECUTED_IN (loop->header) == NULL)
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           SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (last, 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     SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (bb, NULL);
2542
2543   pointer_map_destroy (lim_aux_data_map);
2544
2545   VEC_free (mem_ref_p, heap, memory_accesses.refs_list);
2546   htab_delete (memory_accesses.refs);
2547
2548   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.refs_in_loop, i, b)
2549     BITMAP_FREE (b);
2550   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.refs_in_loop);
2551
2552   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.all_refs_in_loop, i, b)
2553     BITMAP_FREE (b);
2554   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.all_refs_in_loop);
2555
2556   FOR_EACH_VEC_ELT (bitmap, memory_accesses.clobbered_vops, i, b)
2557     BITMAP_FREE (b);
2558   VEC_free (bitmap, heap, memory_accesses.clobbered_vops);
2559
2560   FOR_EACH_VEC_ELT (htab_t, memory_accesses.vop_ref_map, i, h)
2561     htab_delete (h);
2562   VEC_free (htab_t, heap, memory_accesses.vop_ref_map);
2563
2564   if (memory_accesses.ttae_cache)
2565     pointer_map_destroy (memory_accesses.ttae_cache);
2566 }
2567
2568 /* Moves invariants from loops.  Only "expensive" invariants are moved out --
2569    i.e. those that are likely to be win regardless of the register pressure.  */
2570
2571 unsigned int
2572 tree_ssa_lim (void)
2573 {
2574   unsigned int todo;
2575
2576   tree_ssa_lim_initialize ();
2577
2578   /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
2579   analyze_memory_references ();
2580
2581   /* For each statement determine the outermost loop in that it is
2582      invariant and cost for computing the invariant.  */
2583   determine_invariantness ();
2584
2585   /* Execute store motion.  Force the necessary invariants to be moved
2586      out of the loops as well.  */
2587   store_motion ();
2588
2589   /* Move the expressions that are expensive enough.  */
2590   todo = move_computations ();
2591
2592   tree_ssa_lim_finalize ();
2593
2594   return todo;
2595 }