OSDN Git Service

* tree-ssa-dom.c (simplify_rhs_and_lookup_avail_expr): Do not
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-ivopts.c
1 /* Induction variable optimizations.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
20
21 /* This pass tries to find the optimal set of induction variables for the loop.
22    It optimizes just the basic linear induction variables (although adding
23    support for other types should not be too hard).  It includes the
24    optimizations commonly known as strength reduction, induction variable
25    coalescing and induction variable elimination.  It does it in the
26    following steps:
27
28    1) The interesting uses of induction variables are found.  This includes
29
30       -- uses of induction variables in non-linear expressions
31       -- addresses of arrays
32       -- comparisons of induction variables
33
34    2) Candidates for the induction variables are found.  This includes
35
36       -- old induction variables
37       -- the variables defined by expressions derived from the "interesting
38          uses" above
39
40    3) The optimal (w.r. to a cost function) set of variables is chosen.  The
41       cost function assigns a cost to sets of induction variables and consists
42       of three parts:
43
44       -- The use costs.  Each of the interesting uses chooses the best induction
45          variable in the set and adds its cost to the sum.  The cost reflects
46          the time spent on modifying the induction variables value to be usable
47          for the given purpose (adding base and offset for arrays, etc.).
48       -- The variable costs.  Each of the variables has a cost assigned that
49          reflects the costs associated with incrementing the value of the
50          variable.  The original variables are somewhat preferred.
51       -- The set cost.  Depending on the size of the set, extra cost may be
52          added to reflect register pressure.
53
54       All the costs are defined in a machine-specific way, using the target
55       hooks and machine descriptions to determine them.
56
57    4) The trees are transformed to use the new variables, the dead code is
58       removed.
59    
60    All of this is done loop by loop.  Doing it globally is theoretically
61    possible, it might give a better performance and it might enable us
62    to decide costs more precisely, but getting all the interactions right
63    would be complicated.  */
64
65 #include "config.h"
66 #include "system.h"
67 #include "coretypes.h"
68 #include "tm.h"
69 #include "tree.h"
70 #include "rtl.h"
71 #include "tm_p.h"
72 #include "hard-reg-set.h"
73 #include "basic-block.h"
74 #include "output.h"
75 #include "diagnostic.h"
76 #include "tree-flow.h"
77 #include "tree-dump.h"
78 #include "timevar.h"
79 #include "cfgloop.h"
80 #include "varray.h"
81 #include "expr.h"
82 #include "tree-pass.h"
83 #include "ggc.h"
84 #include "insn-config.h"
85 #include "recog.h"
86 #include "hashtab.h"
87 #include "tree-chrec.h"
88 #include "tree-scalar-evolution.h"
89 #include "cfgloop.h"
90 #include "params.h"
91 #include "langhooks.h"
92
93 /* The infinite cost.  */
94 #define INFTY 10000000
95
96 /* The expected number of loop iterations.  TODO -- use profiling instead of
97    this.  */
98 #define AVG_LOOP_NITER(LOOP) 5
99
100
101 /* Representation of the induction variable.  */
102 struct iv
103 {
104   tree base;            /* Initial value of the iv.  */
105   tree base_object;     /* A memory object to that the induction variable points.  */
106   tree step;            /* Step of the iv (constant only).  */
107   tree ssa_name;        /* The ssa name with the value.  */
108   bool biv_p;           /* Is it a biv?  */
109   bool have_use_for;    /* Do we already have a use for it?  */
110   unsigned use_id;      /* The identifier in the use if it is the case.  */
111 };
112
113 /* Per-ssa version information (induction variable descriptions, etc.).  */
114 struct version_info
115 {
116   tree name;            /* The ssa name.  */
117   struct iv *iv;        /* Induction variable description.  */
118   bool has_nonlin_use;  /* For a loop-level invariant, whether it is used in
119                            an expression that is not an induction variable.  */
120   unsigned inv_id;      /* Id of an invariant.  */
121   bool preserve_biv;    /* For the original biv, whether to preserve it.  */
122 };
123
124 /* Information attached to loop.  */
125 struct loop_data
126 {
127   unsigned regs_used;   /* Number of registers used.  */
128 };
129
130 /* Types of uses.  */
131 enum use_type
132 {
133   USE_NONLINEAR_EXPR,   /* Use in a nonlinear expression.  */
134   USE_OUTER,            /* The induction variable is used outside the loop.  */
135   USE_ADDRESS,          /* Use in an address.  */
136   USE_COMPARE           /* Use is a compare.  */
137 };
138
139 /* The candidate - cost pair.  */
140 struct cost_pair
141 {
142   struct iv_cand *cand; /* The candidate.  */
143   unsigned cost;        /* The cost.  */
144   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that have to be
145                            preserved.  */
146   tree value;           /* For final value elimination, the expression for
147                            the final value of the iv.  For iv elimination,
148                            the new bound to compare with.  */
149 };
150
151 /* Use.  */
152 struct iv_use
153 {
154   unsigned id;          /* The id of the use.  */
155   enum use_type type;   /* Type of the use.  */
156   struct iv *iv;        /* The induction variable it is based on.  */
157   tree stmt;            /* Statement in that it occurs.  */
158   tree *op_p;           /* The place where it occurs.  */
159   bitmap related_cands; /* The set of "related" iv candidates, plus the common
160                            important ones.  */
161
162   unsigned n_map_members; /* Number of candidates in the cost_map list.  */
163   struct cost_pair *cost_map;
164                         /* The costs wrto the iv candidates.  */
165
166   struct iv_cand *selected;
167                         /* The selected candidate.  */
168 };
169
170 /* The position where the iv is computed.  */
171 enum iv_position
172 {
173   IP_NORMAL,            /* At the end, just before the exit condition.  */
174   IP_END,               /* At the end of the latch block.  */
175   IP_ORIGINAL           /* The original biv.  */
176 };
177
178 /* The induction variable candidate.  */
179 struct iv_cand
180 {
181   unsigned id;          /* The number of the candidate.  */
182   bool important;       /* Whether this is an "important" candidate, i.e. such
183                            that it should be considered by all uses.  */
184   enum iv_position pos; /* Where it is computed.  */
185   tree incremented_at;  /* For original biv, the statement where it is
186                            incremented.  */
187   tree var_before;      /* The variable used for it before increment.  */
188   tree var_after;       /* The variable used for it after increment.  */
189   struct iv *iv;        /* The value of the candidate.  NULL for
190                            "pseudocandidate" used to indicate the possibility
191                            to replace the final value of an iv by direct
192                            computation of the value.  */
193   unsigned cost;        /* Cost of the candidate.  */
194   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that are used in step of the
195                            biv.  */
196 };
197
198 /* The data used by the induction variable optimizations.  */
199
200 typedef struct iv_use *iv_use_p;
201 DEF_VEC_P(iv_use_p);
202 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_use_p,heap);
203
204 typedef struct iv_cand *iv_cand_p;
205 DEF_VEC_P(iv_cand_p);
206 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_cand_p,heap);
207
208 struct ivopts_data
209 {
210   /* The currently optimized loop.  */
211   struct loop *current_loop;
212
213   /* Numbers of iterations for all exits of the current loop.  */
214   htab_t niters;
215
216   /* The size of version_info array allocated.  */
217   unsigned version_info_size;
218
219   /* The array of information for the ssa names.  */
220   struct version_info *version_info;
221
222   /* The bitmap of indices in version_info whose value was changed.  */
223   bitmap relevant;
224
225   /* The maximum invariant id.  */
226   unsigned max_inv_id;
227
228   /* The uses of induction variables.  */
229   VEC(iv_use_p,heap) *iv_uses;
230
231   /* The candidates.  */
232   VEC(iv_cand_p,heap) *iv_candidates;
233
234   /* A bitmap of important candidates.  */
235   bitmap important_candidates;
236
237   /* Whether to consider just related and important candidates when replacing a
238      use.  */
239   bool consider_all_candidates;
240 };
241
242 /* An assignment of iv candidates to uses.  */
243
244 struct iv_ca
245 {
246   /* The number of uses covered by the assignment.  */
247   unsigned upto;
248
249   /* Number of uses that cannot be expressed by the candidates in the set.  */
250   unsigned bad_uses;
251
252   /* Candidate assigned to a use, together with the related costs.  */
253   struct cost_pair **cand_for_use;
254
255   /* Number of times each candidate is used.  */
256   unsigned *n_cand_uses;
257
258   /* The candidates used.  */
259   bitmap cands;
260
261   /* The number of candidates in the set.  */
262   unsigned n_cands;
263
264   /* Total number of registers needed.  */
265   unsigned n_regs;
266
267   /* Total cost of expressing uses.  */
268   unsigned cand_use_cost;
269
270   /* Total cost of candidates.  */
271   unsigned cand_cost;
272
273   /* Number of times each invariant is used.  */
274   unsigned *n_invariant_uses;
275
276   /* Total cost of the assignment.  */
277   unsigned cost;
278 };
279
280 /* Difference of two iv candidate assignments.  */
281
282 struct iv_ca_delta
283 {
284   /* Changed use.  */
285   struct iv_use *use;
286
287   /* An old assignment (for rollback purposes).  */
288   struct cost_pair *old_cp;
289
290   /* A new assignment.  */
291   struct cost_pair *new_cp;
292
293   /* Next change in the list.  */
294   struct iv_ca_delta *next_change;
295 };
296
297 /* Bound on number of candidates below that all candidates are considered.  */
298
299 #define CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND \
300   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND))
301
302 /* If there are more iv occurrences, we just give up (it is quite unlikely that
303    optimizing such a loop would help, and it would take ages).  */
304
305 #define MAX_CONSIDERED_USES \
306   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_MAX_CONSIDERED_USES))
307
308 /* If there are at most this number of ivs in the set, try removing unnecessary
309    ivs from the set always.  */
310
311 #define ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND \
312   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND))
313
314 /* The list of trees for that the decl_rtl field must be reset is stored
315    here.  */
316
317 static VEC(tree,heap) *decl_rtl_to_reset;
318
319 /* Number of uses recorded in DATA.  */
320
321 static inline unsigned
322 n_iv_uses (struct ivopts_data *data)
323 {
324   return VEC_length (iv_use_p, data->iv_uses);
325 }
326
327 /* Ith use recorded in DATA.  */
328
329 static inline struct iv_use *
330 iv_use (struct ivopts_data *data, unsigned i)
331 {
332   return VEC_index (iv_use_p, data->iv_uses, i);
333 }
334
335 /* Number of candidates recorded in DATA.  */
336
337 static inline unsigned
338 n_iv_cands (struct ivopts_data *data)
339 {
340   return VEC_length (iv_cand_p, data->iv_candidates);
341 }
342
343 /* Ith candidate recorded in DATA.  */
344
345 static inline struct iv_cand *
346 iv_cand (struct ivopts_data *data, unsigned i)
347 {
348   return VEC_index (iv_cand_p, data->iv_candidates, i);
349 }
350
351 /* The data for LOOP.  */
352
353 static inline struct loop_data *
354 loop_data (struct loop *loop)
355 {
356   return loop->aux;
357 }
358
359 /* The single loop exit if it dominates the latch, NULL otherwise.  */
360
361 edge
362 single_dom_exit (struct loop *loop)
363 {
364   edge exit = loop->single_exit;
365
366   if (!exit)
367     return NULL;
368
369   if (!just_once_each_iteration_p (loop, exit->src))
370     return NULL;
371
372   return exit;
373 }
374
375 /* Dumps information about the induction variable IV to FILE.  */
376
377 extern void dump_iv (FILE *, struct iv *);
378 void
379 dump_iv (FILE *file, struct iv *iv)
380 {
381   if (iv->ssa_name)
382     {
383       fprintf (file, "ssa name ");
384       print_generic_expr (file, iv->ssa_name, TDF_SLIM);
385       fprintf (file, "\n");
386     }
387
388   fprintf (file, "  type ");
389   print_generic_expr (file, TREE_TYPE (iv->base), TDF_SLIM);
390   fprintf (file, "\n");
391
392   if (iv->step)
393     {
394       fprintf (file, "  base ");
395       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
396       fprintf (file, "\n");
397
398       fprintf (file, "  step ");
399       print_generic_expr (file, iv->step, TDF_SLIM);
400       fprintf (file, "\n");
401     }
402   else
403     {
404       fprintf (file, "  invariant ");
405       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
406       fprintf (file, "\n");
407     }
408
409   if (iv->base_object)
410     {
411       fprintf (file, "  base object ");
412       print_generic_expr (file, iv->base_object, TDF_SLIM);
413       fprintf (file, "\n");
414     }
415
416   if (iv->biv_p)
417     fprintf (file, "  is a biv\n");
418 }
419
420 /* Dumps information about the USE to FILE.  */
421
422 extern void dump_use (FILE *, struct iv_use *);
423 void
424 dump_use (FILE *file, struct iv_use *use)
425 {
426   fprintf (file, "use %d\n", use->id);
427
428   switch (use->type)
429     {
430     case USE_NONLINEAR_EXPR:
431       fprintf (file, "  generic\n");
432       break;
433
434     case USE_OUTER:
435       fprintf (file, "  outside\n");
436       break;
437
438     case USE_ADDRESS:
439       fprintf (file, "  address\n");
440       break;
441
442     case USE_COMPARE:
443       fprintf (file, "  compare\n");
444       break;
445
446     default:
447       gcc_unreachable ();
448     }
449
450   fprintf (file, "  in statement ");
451   print_generic_expr (file, use->stmt, TDF_SLIM);
452   fprintf (file, "\n");
453
454   fprintf (file, "  at position ");
455   if (use->op_p)
456     print_generic_expr (file, *use->op_p, TDF_SLIM);
457   fprintf (file, "\n");
458
459   dump_iv (file, use->iv);
460
461   if (use->related_cands)
462     {
463       fprintf (file, "  related candidates ");
464       dump_bitmap (file, use->related_cands);
465     }
466 }
467
468 /* Dumps information about the uses to FILE.  */
469
470 extern void dump_uses (FILE *, struct ivopts_data *);
471 void
472 dump_uses (FILE *file, struct ivopts_data *data)
473 {
474   unsigned i;
475   struct iv_use *use;
476
477   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
478     {
479       use = iv_use (data, i);
480
481       dump_use (file, use);
482       fprintf (file, "\n");
483     }
484 }
485
486 /* Dumps information about induction variable candidate CAND to FILE.  */
487
488 extern void dump_cand (FILE *, struct iv_cand *);
489 void
490 dump_cand (FILE *file, struct iv_cand *cand)
491 {
492   struct iv *iv = cand->iv;
493
494   fprintf (file, "candidate %d%s\n",
495            cand->id, cand->important ? " (important)" : "");
496
497   if (cand->depends_on)
498     {
499       fprintf (file, "  depends on ");
500       dump_bitmap (file, cand->depends_on);
501     }
502
503   if (!iv)
504     {
505       fprintf (file, "  final value replacement\n");
506       return;
507     }
508
509   switch (cand->pos)
510     {
511     case IP_NORMAL:
512       fprintf (file, "  incremented before exit test\n");
513       break;
514
515     case IP_END:
516       fprintf (file, "  incremented at end\n");
517       break;
518
519     case IP_ORIGINAL:
520       fprintf (file, "  original biv\n");
521       break;
522     }
523
524   dump_iv (file, iv);
525 }
526
527 /* Returns the info for ssa version VER.  */
528
529 static inline struct version_info *
530 ver_info (struct ivopts_data *data, unsigned ver)
531 {
532   return data->version_info + ver;
533 }
534
535 /* Returns the info for ssa name NAME.  */
536
537 static inline struct version_info *
538 name_info (struct ivopts_data *data, tree name)
539 {
540   return ver_info (data, SSA_NAME_VERSION (name));
541 }
542
543 /* Checks whether there exists number X such that X * B = A, counting modulo
544    2^BITS.  */
545
546 static bool
547 divide (unsigned bits, unsigned HOST_WIDE_INT a, unsigned HOST_WIDE_INT b,
548         HOST_WIDE_INT *x)
549 {
550   unsigned HOST_WIDE_INT mask = ~(~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0 << (bits - 1) << 1);
551   unsigned HOST_WIDE_INT inv, ex, val;
552   unsigned i;
553
554   a &= mask;
555   b &= mask;
556
557   /* First divide the whole equation by 2 as long as possible.  */
558   while (!(a & 1) && !(b & 1))
559     {
560       a >>= 1;
561       b >>= 1;
562       bits--;
563       mask >>= 1;
564     }
565
566   if (!(b & 1))
567     {
568       /* If b is still even, a is odd and there is no such x.  */
569       return false;
570     }
571
572   /* Find the inverse of b.  We compute it as
573      b^(2^(bits - 1) - 1) (mod 2^bits).  */
574   inv = 1;
575   ex = b;
576   for (i = 0; i < bits - 1; i++)
577     {
578       inv = (inv * ex) & mask;
579       ex = (ex * ex) & mask;
580     }
581
582   val = (a * inv) & mask;
583
584   gcc_assert (((val * b) & mask) == a);
585
586   if ((val >> (bits - 1)) & 1)
587     val |= ~mask;
588
589   *x = val;
590
591   return true;
592 }
593
594 /* Returns true if STMT is after the place where the IP_NORMAL ivs will be
595    emitted in LOOP.  */
596
597 static bool
598 stmt_after_ip_normal_pos (struct loop *loop, tree stmt)
599 {
600   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), sbb = bb_for_stmt (stmt);
601
602   gcc_assert (bb);
603
604   if (sbb == loop->latch)
605     return true;
606
607   if (sbb != bb)
608     return false;
609
610   return stmt == last_stmt (bb);
611 }
612
613 /* Returns true if STMT if after the place where the original induction
614    variable CAND is incremented.  */
615
616 static bool
617 stmt_after_ip_original_pos (struct iv_cand *cand, tree stmt)
618 {
619   basic_block cand_bb = bb_for_stmt (cand->incremented_at);
620   basic_block stmt_bb = bb_for_stmt (stmt);
621   block_stmt_iterator bsi;
622
623   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, stmt_bb, cand_bb))
624     return false;
625
626   if (stmt_bb != cand_bb)
627     return true;
628
629   /* Scan the block from the end, since the original ivs are usually
630      incremented at the end of the loop body.  */
631   for (bsi = bsi_last (stmt_bb); ; bsi_prev (&bsi))
632     {
633       if (bsi_stmt (bsi) == cand->incremented_at)
634         return false;
635       if (bsi_stmt (bsi) == stmt)
636         return true;
637     }
638 }
639
640 /* Returns true if STMT if after the place where the induction variable
641    CAND is incremented in LOOP.  */
642
643 static bool
644 stmt_after_increment (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, tree stmt)
645 {
646   switch (cand->pos)
647     {
648     case IP_END:
649       return false;
650
651     case IP_NORMAL:
652       return stmt_after_ip_normal_pos (loop, stmt);
653
654     case IP_ORIGINAL:
655       return stmt_after_ip_original_pos (cand, stmt);
656
657     default:
658       gcc_unreachable ();
659     }
660 }
661
662 /* Element of the table in that we cache the numbers of iterations obtained
663    from exits of the loop.  */
664
665 struct nfe_cache_elt
666 {
667   /* The edge for that the number of iterations is cached.  */
668   edge exit;
669
670   /* True if the # of iterations was successfully determined.  */
671   bool valid_p;
672
673   /* Description of # of iterations.  */
674   struct tree_niter_desc niter;
675 };
676
677 /* Hash function for nfe_cache_elt E.  */
678
679 static hashval_t
680 nfe_hash (const void *e)
681 {
682   const struct nfe_cache_elt *elt = e;
683
684   return htab_hash_pointer (elt->exit);
685 }
686
687 /* Equality function for nfe_cache_elt E1 and edge E2.  */
688
689 static int
690 nfe_eq (const void *e1, const void *e2)
691 {
692   const struct nfe_cache_elt *elt1 = e1;
693
694   return elt1->exit == e2;
695 }
696
697 /*  Returns structure describing number of iterations determined from
698     EXIT of DATA->current_loop, or NULL if something goes wrong.  */
699
700 static struct tree_niter_desc *
701 niter_for_exit (struct ivopts_data *data, edge exit)
702 {
703   struct nfe_cache_elt *nfe_desc;
704   PTR *slot;
705
706   slot = htab_find_slot_with_hash (data->niters, exit,
707                                    htab_hash_pointer (exit),
708                                    INSERT);
709
710   if (!*slot)
711     {
712       nfe_desc = xmalloc (sizeof (struct nfe_cache_elt));
713       nfe_desc->exit = exit;
714       nfe_desc->valid_p = number_of_iterations_exit (data->current_loop,
715                                                      exit, &nfe_desc->niter,
716                                                      true);
717       *slot = nfe_desc;
718     }
719   else
720     nfe_desc = *slot;
721
722   if (!nfe_desc->valid_p)
723     return NULL;
724
725   return &nfe_desc->niter;
726 }
727
728 /* Returns structure describing number of iterations determined from
729    single dominating exit of DATA->current_loop, or NULL if something
730    goes wrong.  */
731
732 static struct tree_niter_desc *
733 niter_for_single_dom_exit (struct ivopts_data *data)
734 {
735   edge exit = single_dom_exit (data->current_loop);
736
737   if (!exit)
738     return NULL;
739
740   return niter_for_exit (data, exit);
741 }
742
743 /* Initializes data structures used by the iv optimization pass, stored
744    in DATA.  LOOPS is the loop tree.  */
745
746 static void
747 tree_ssa_iv_optimize_init (struct loops *loops, struct ivopts_data *data)
748 {
749   unsigned i;
750
751   data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
752   data->version_info = xcalloc (data->version_info_size,
753                                 sizeof (struct version_info));
754   data->relevant = BITMAP_ALLOC (NULL);
755   data->important_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
756   data->max_inv_id = 0;
757   data->niters = htab_create (10, nfe_hash, nfe_eq, free);
758
759   for (i = 1; i < loops->num; i++)
760     if (loops->parray[i])
761       loops->parray[i]->aux = xcalloc (1, sizeof (struct loop_data));
762
763   data->iv_uses = VEC_alloc (iv_use_p, heap, 20);
764   data->iv_candidates = VEC_alloc (iv_cand_p, heap, 20);
765   decl_rtl_to_reset = VEC_alloc (tree, heap, 20);
766 }
767
768 /* Returns a memory object to that EXPR points.  In case we are able to
769    determine that it does not point to any such object, NULL is returned.  */
770
771 static tree
772 determine_base_object (tree expr)
773 {
774   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
775   tree base, obj, op0, op1;
776
777   if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (expr)))
778     return NULL_TREE;
779
780   switch (code)
781     {
782     case INTEGER_CST:
783       return NULL_TREE;
784
785     case ADDR_EXPR:
786       obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
787       base = get_base_address (obj);
788
789       if (!base)
790         return expr;
791
792       if (TREE_CODE (base) == INDIRECT_REF)
793         return determine_base_object (TREE_OPERAND (base, 0));
794
795       return fold_convert (ptr_type_node,
796                            build_fold_addr_expr (base));
797
798     case PLUS_EXPR:
799     case MINUS_EXPR:
800       op0 = determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
801       op1 = determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 1));
802       
803       if (!op1)
804         return op0;
805
806       if (!op0)
807         return (code == PLUS_EXPR
808                 ? op1
809                 : fold_build1 (NEGATE_EXPR, ptr_type_node, op1));
810
811       return fold_build2 (code, ptr_type_node, op0, op1);
812
813     case NOP_EXPR:
814     case CONVERT_EXPR:
815       return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
816
817     default:
818       return fold_convert (ptr_type_node, expr);
819     }
820 }
821
822 /* Allocates an induction variable with given initial value BASE and step STEP
823    for loop LOOP.  */
824
825 static struct iv *
826 alloc_iv (tree base, tree step)
827 {
828   struct iv *iv = xcalloc (1, sizeof (struct iv));
829
830   if (step && integer_zerop (step))
831     step = NULL_TREE;
832
833   iv->base = base;
834   iv->base_object = determine_base_object (base);
835   iv->step = step;
836   iv->biv_p = false;
837   iv->have_use_for = false;
838   iv->use_id = 0;
839   iv->ssa_name = NULL_TREE;
840
841   return iv;
842 }
843
844 /* Sets STEP and BASE for induction variable IV.  */
845
846 static void
847 set_iv (struct ivopts_data *data, tree iv, tree base, tree step)
848 {
849   struct version_info *info = name_info (data, iv);
850
851   gcc_assert (!info->iv);
852
853   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (iv));
854   info->iv = alloc_iv (base, step);
855   info->iv->ssa_name = iv;
856 }
857
858 /* Finds induction variable declaration for VAR.  */
859
860 static struct iv *
861 get_iv (struct ivopts_data *data, tree var)
862 {
863   basic_block bb;
864   
865   if (!name_info (data, var)->iv)
866     {
867       bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
868
869       if (!bb
870           || !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
871         set_iv (data, var, var, NULL_TREE);
872     }
873
874   return name_info (data, var)->iv;
875 }
876
877 /* Determines the step of a biv defined in PHI.  Returns NULL if PHI does
878    not define a simple affine biv with nonzero step.  */
879
880 static tree
881 determine_biv_step (tree phi)
882 {
883   struct loop *loop = bb_for_stmt (phi)->loop_father;
884   tree name = PHI_RESULT (phi), base, step;
885
886   if (!is_gimple_reg (name))
887     return NULL_TREE;
888
889   if (!simple_iv (loop, phi, name, &base, &step, true))
890     return NULL_TREE;
891
892   if (zero_p (step))
893     return NULL_TREE;
894
895   return step;
896 }
897
898 /* Returns true if EXP is a ssa name that occurs in an abnormal phi node.  */
899
900 static bool
901 abnormal_ssa_name_p (tree exp)
902 {
903   if (!exp)
904     return false;
905
906   if (TREE_CODE (exp) != SSA_NAME)
907     return false;
908
909   return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (exp) != 0;
910 }
911
912 /* Returns false if BASE or INDEX contains a ssa name that occurs in an
913    abnormal phi node.  Callback for for_each_index.  */
914
915 static bool
916 idx_contains_abnormal_ssa_name_p (tree base, tree *index,
917                                   void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
918 {
919   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
920     {
921       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 2)))
922         return false;
923       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 3)))
924         return false;
925     }
926
927   return !abnormal_ssa_name_p (*index);
928 }
929
930 /* Returns true if EXPR contains a ssa name that occurs in an
931    abnormal phi node.  */
932
933 static bool
934 contains_abnormal_ssa_name_p (tree expr)
935 {
936   enum tree_code code;
937   enum tree_code_class class;
938
939   if (!expr)
940     return false;
941
942   code = TREE_CODE (expr);
943   class = TREE_CODE_CLASS (code);
944
945   if (code == SSA_NAME)
946     return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (expr) != 0;
947
948   if (code == INTEGER_CST
949       || is_gimple_min_invariant (expr))
950     return false;
951
952   if (code == ADDR_EXPR)
953     return !for_each_index (&TREE_OPERAND (expr, 0),
954                             idx_contains_abnormal_ssa_name_p,
955                             NULL);
956
957   switch (class)
958     {
959     case tcc_binary:
960     case tcc_comparison:
961       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
962         return true;
963
964       /* Fallthru.  */
965     case tcc_unary:
966       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0)))
967         return true;
968
969       break;
970
971     default:
972       gcc_unreachable ();
973     }
974
975   return false;
976 }
977
978 /* Finds basic ivs.  */
979
980 static bool
981 find_bivs (struct ivopts_data *data)
982 {
983   tree phi, step, type, base;
984   bool found = false;
985   struct loop *loop = data->current_loop;
986
987   for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
988     {
989       if (SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (PHI_RESULT (phi)))
990         continue;
991
992       step = determine_biv_step (phi);
993       if (!step)
994         continue;
995
996       base = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
997       base = expand_simple_operations (base);
998       if (contains_abnormal_ssa_name_p (base)
999           || contains_abnormal_ssa_name_p (step))
1000         continue;
1001
1002       type = TREE_TYPE (PHI_RESULT (phi));
1003       base = fold_convert (type, base);
1004       if (step)
1005         step = fold_convert (type, step);
1006
1007       set_iv (data, PHI_RESULT (phi), base, step);
1008       found = true;
1009     }
1010
1011   return found;
1012 }
1013
1014 /* Marks basic ivs.  */
1015
1016 static void
1017 mark_bivs (struct ivopts_data *data)
1018 {
1019   tree phi, var;
1020   struct iv *iv, *incr_iv;
1021   struct loop *loop = data->current_loop;
1022   basic_block incr_bb;
1023
1024   for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1025     {
1026       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (phi));
1027       if (!iv)
1028         continue;
1029
1030       var = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
1031       incr_iv = get_iv (data, var);
1032       if (!incr_iv)
1033         continue;
1034
1035       /* If the increment is in the subloop, ignore it.  */
1036       incr_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1037       if (incr_bb->loop_father != data->current_loop
1038           || (incr_bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP))
1039         continue;
1040
1041       iv->biv_p = true;
1042       incr_iv->biv_p = true;
1043     }
1044 }
1045
1046 /* Checks whether STMT defines a linear induction variable and stores its
1047    parameters to BASE and STEP.  */
1048
1049 static bool
1050 find_givs_in_stmt_scev (struct ivopts_data *data, tree stmt,
1051                         tree *base, tree *step)
1052 {
1053   tree lhs;
1054   struct loop *loop = data->current_loop;
1055
1056   *base = NULL_TREE;
1057   *step = NULL_TREE;
1058
1059   if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1060     return false;
1061
1062   lhs = TREE_OPERAND (stmt, 0);
1063   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1064     return false;
1065
1066   if (!simple_iv (loop, stmt, TREE_OPERAND (stmt, 1), base, step, true))
1067     return false;
1068   *base = expand_simple_operations (*base);
1069
1070   if (contains_abnormal_ssa_name_p (*base)
1071       || contains_abnormal_ssa_name_p (*step))
1072     return false;
1073
1074   return true;
1075 }
1076
1077 /* Finds general ivs in statement STMT.  */
1078
1079 static void
1080 find_givs_in_stmt (struct ivopts_data *data, tree stmt)
1081 {
1082   tree base, step;
1083
1084   if (!find_givs_in_stmt_scev (data, stmt, &base, &step))
1085     return;
1086
1087   set_iv (data, TREE_OPERAND (stmt, 0), base, step);
1088 }
1089
1090 /* Finds general ivs in basic block BB.  */
1091
1092 static void
1093 find_givs_in_bb (struct ivopts_data *data, basic_block bb)
1094 {
1095   block_stmt_iterator bsi;
1096
1097   for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1098     find_givs_in_stmt (data, bsi_stmt (bsi));
1099 }
1100
1101 /* Finds general ivs.  */
1102
1103 static void
1104 find_givs (struct ivopts_data *data)
1105 {
1106   struct loop *loop = data->current_loop;
1107   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1108   unsigned i;
1109
1110   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1111     find_givs_in_bb (data, body[i]);
1112   free (body);
1113 }
1114
1115 /* For each ssa name defined in LOOP determines whether it is an induction
1116    variable and if so, its initial value and step.  */
1117
1118 static bool
1119 find_induction_variables (struct ivopts_data *data)
1120 {
1121   unsigned i;
1122   bitmap_iterator bi;
1123
1124   if (!find_bivs (data))
1125     return false;
1126
1127   find_givs (data);
1128   mark_bivs (data);
1129
1130   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1131     {
1132       struct tree_niter_desc *niter;
1133
1134       niter = niter_for_single_dom_exit (data);
1135
1136       if (niter)
1137         {
1138           fprintf (dump_file, "  number of iterations ");
1139           print_generic_expr (dump_file, niter->niter, TDF_SLIM);
1140           fprintf (dump_file, "\n");
1141
1142           fprintf (dump_file, "  may be zero if ");
1143           print_generic_expr (dump_file, niter->may_be_zero, TDF_SLIM);
1144           fprintf (dump_file, "\n");
1145           fprintf (dump_file, "\n");
1146         };
1147  
1148       fprintf (dump_file, "Induction variables:\n\n");
1149
1150       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1151         {
1152           if (ver_info (data, i)->iv)
1153             dump_iv (dump_file, ver_info (data, i)->iv);
1154         }
1155     }
1156
1157   return true;
1158 }
1159
1160 /* Records a use of type USE_TYPE at *USE_P in STMT whose value is IV.  */
1161
1162 static struct iv_use *
1163 record_use (struct ivopts_data *data, tree *use_p, struct iv *iv,
1164             tree stmt, enum use_type use_type)
1165 {
1166   struct iv_use *use = xcalloc (1, sizeof (struct iv_use));
1167
1168   use->id = n_iv_uses (data);
1169   use->type = use_type;
1170   use->iv = iv;
1171   use->stmt = stmt;
1172   use->op_p = use_p;
1173   use->related_cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
1174
1175   /* To avoid showing ssa name in the dumps, if it was not reset by the
1176      caller.  */
1177   iv->ssa_name = NULL_TREE;
1178
1179   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1180     dump_use (dump_file, use);
1181
1182   VEC_safe_push (iv_use_p, heap, data->iv_uses, use);
1183
1184   return use;
1185 }
1186
1187 /* Checks whether OP is a loop-level invariant and if so, records it.
1188    NONLINEAR_USE is true if the invariant is used in a way we do not
1189    handle specially.  */
1190
1191 static void
1192 record_invariant (struct ivopts_data *data, tree op, bool nonlinear_use)
1193 {
1194   basic_block bb;
1195   struct version_info *info;
1196
1197   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME
1198       || !is_gimple_reg (op))
1199     return;
1200
1201   bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (op));
1202   if (bb
1203       && flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
1204     return;
1205
1206   info = name_info (data, op);
1207   info->name = op;
1208   info->has_nonlin_use |= nonlinear_use;
1209   if (!info->inv_id)
1210     info->inv_id = ++data->max_inv_id;
1211   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (op));
1212 }
1213
1214 /* Checks whether the use OP is interesting and if so, records it
1215    as TYPE.  */
1216
1217 static struct iv_use *
1218 find_interesting_uses_outer_or_nonlin (struct ivopts_data *data, tree op,
1219                                        enum use_type type)
1220 {
1221   struct iv *iv;
1222   struct iv *civ;
1223   tree stmt;
1224   struct iv_use *use;
1225
1226   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1227     return NULL;
1228
1229   iv = get_iv (data, op);
1230   if (!iv)
1231     return NULL;
1232   
1233   if (iv->have_use_for)
1234     {
1235       use = iv_use (data, iv->use_id);
1236
1237       gcc_assert (use->type == USE_NONLINEAR_EXPR
1238                   || use->type == USE_OUTER);
1239
1240       if (type == USE_NONLINEAR_EXPR)
1241         use->type = USE_NONLINEAR_EXPR;
1242       return use;
1243     }
1244
1245   if (zero_p (iv->step))
1246     {
1247       record_invariant (data, op, true);
1248       return NULL;
1249     }
1250   iv->have_use_for = true;
1251
1252   civ = xmalloc (sizeof (struct iv));
1253   *civ = *iv;
1254
1255   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1256   gcc_assert (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE
1257               || TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR);
1258
1259   use = record_use (data, NULL, civ, stmt, type);
1260   iv->use_id = use->id;
1261
1262   return use;
1263 }
1264
1265 /* Checks whether the use OP is interesting and if so, records it.  */
1266
1267 static struct iv_use *
1268 find_interesting_uses_op (struct ivopts_data *data, tree op)
1269 {
1270   return find_interesting_uses_outer_or_nonlin (data, op, USE_NONLINEAR_EXPR);
1271 }
1272
1273 /* Records a definition of induction variable OP that is used outside of the
1274    loop.  */
1275
1276 static struct iv_use *
1277 find_interesting_uses_outer (struct ivopts_data *data, tree op)
1278 {
1279   return find_interesting_uses_outer_or_nonlin (data, op, USE_OUTER);
1280 }
1281
1282 /* Checks whether the condition *COND_P in STMT is interesting
1283    and if so, records it.  */
1284
1285 static void
1286 find_interesting_uses_cond (struct ivopts_data *data, tree stmt, tree *cond_p)
1287 {
1288   tree *op0_p;
1289   tree *op1_p;
1290   struct iv *iv0 = NULL, *iv1 = NULL, *civ;
1291   struct iv const_iv;
1292   tree zero = integer_zero_node;
1293
1294   const_iv.step = NULL_TREE;
1295
1296   if (TREE_CODE (*cond_p) != SSA_NAME
1297       && !COMPARISON_CLASS_P (*cond_p))
1298     return;
1299
1300   if (TREE_CODE (*cond_p) == SSA_NAME)
1301     {
1302       op0_p = cond_p;
1303       op1_p = &zero;
1304     }
1305   else
1306     {
1307       op0_p = &TREE_OPERAND (*cond_p, 0);
1308       op1_p = &TREE_OPERAND (*cond_p, 1);
1309     }
1310
1311   if (TREE_CODE (*op0_p) == SSA_NAME)
1312     iv0 = get_iv (data, *op0_p);
1313   else
1314     iv0 = &const_iv;
1315
1316   if (TREE_CODE (*op1_p) == SSA_NAME)
1317     iv1 = get_iv (data, *op1_p);
1318   else
1319     iv1 = &const_iv;
1320
1321   if (/* When comparing with non-invariant value, we may not do any senseful
1322          induction variable elimination.  */
1323       (!iv0 || !iv1)
1324       /* Eliminating condition based on two ivs would be nontrivial.
1325          ??? TODO -- it is not really important to handle this case.  */
1326       || (!zero_p (iv0->step) && !zero_p (iv1->step)))
1327     {
1328       find_interesting_uses_op (data, *op0_p);
1329       find_interesting_uses_op (data, *op1_p);
1330       return;
1331     }
1332
1333   if (zero_p (iv0->step) && zero_p (iv1->step))
1334     {
1335       /* If both are invariants, this is a work for unswitching.  */
1336       return;
1337     }
1338
1339   civ = xmalloc (sizeof (struct iv));
1340   *civ = zero_p (iv0->step) ? *iv1: *iv0;
1341   record_use (data, cond_p, civ, stmt, USE_COMPARE);
1342 }
1343
1344 /* Returns true if expression EXPR is obviously invariant in LOOP,
1345    i.e. if all its operands are defined outside of the LOOP.  */
1346
1347 bool
1348 expr_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, tree expr)
1349 {
1350   basic_block def_bb;
1351   unsigned i, len;
1352
1353   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1354     return true;
1355
1356   if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
1357     {
1358       def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (expr));
1359       if (def_bb
1360           && flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1361         return false;
1362
1363       return true;
1364     }
1365
1366   if (!EXPR_P (expr))
1367     return false;
1368
1369   len = TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (expr));
1370   for (i = 0; i < len; i++)
1371     if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (expr, i)))
1372       return false;
1373
1374   return true;
1375 }
1376
1377 /* Cumulates the steps of indices into DATA and replaces their values with the
1378    initial ones.  Returns false when the value of the index cannot be determined.
1379    Callback for for_each_index.  */
1380
1381 struct ifs_ivopts_data
1382 {
1383   struct ivopts_data *ivopts_data;
1384   tree stmt;
1385   tree *step_p;
1386 };
1387
1388 static bool
1389 idx_find_step (tree base, tree *idx, void *data)
1390 {
1391   struct ifs_ivopts_data *dta = data;
1392   struct iv *iv;
1393   tree step, iv_step, lbound, off;
1394   struct loop *loop = dta->ivopts_data->current_loop;
1395
1396   if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
1397       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
1398     return false;
1399
1400   /* If base is a component ref, require that the offset of the reference
1401      be invariant.  */
1402   if (TREE_CODE (base) == COMPONENT_REF)
1403     {
1404       off = component_ref_field_offset (base);
1405       return expr_invariant_in_loop_p (loop, off);
1406     }
1407
1408   /* If base is array, first check whether we will be able to move the
1409      reference out of the loop (in order to take its address in strength
1410      reduction).  In order for this to work we need both lower bound
1411      and step to be loop invariants.  */
1412   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
1413     {
1414       step = array_ref_element_size (base);
1415       lbound = array_ref_low_bound (base);
1416
1417       if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, step)
1418           || !expr_invariant_in_loop_p (loop, lbound))
1419         return false;
1420     }
1421
1422   if (TREE_CODE (*idx) != SSA_NAME)
1423     return true;
1424
1425   iv = get_iv (dta->ivopts_data, *idx);
1426   if (!iv)
1427     return false;
1428
1429   *idx = iv->base;
1430
1431   if (!iv->step)
1432     return true;
1433
1434   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
1435     {
1436       step = array_ref_element_size (base);
1437
1438       /* We only handle addresses whose step is an integer constant.  */
1439       if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
1440         return false;
1441     }
1442   else
1443     /* The step for pointer arithmetics already is 1 byte.  */
1444     step = build_int_cst (sizetype, 1);
1445
1446   /* FIXME: convert_step should not be used outside chrec_convert: fix
1447      this by calling chrec_convert.  */
1448   iv_step = convert_step (dta->ivopts_data->current_loop,
1449                           sizetype, iv->base, iv->step, dta->stmt);
1450
1451   if (!iv_step)
1452     {
1453       /* The index might wrap.  */
1454       return false;
1455     }
1456
1457   step = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, step, iv_step);
1458
1459   if (!*dta->step_p)
1460     *dta->step_p = step;
1461   else
1462     *dta->step_p = fold_build2 (PLUS_EXPR, sizetype, *dta->step_p, step);
1463
1464   return true;
1465 }
1466
1467 /* Records use in index IDX.  Callback for for_each_index.  Ivopts data
1468    object is passed to it in DATA.  */
1469
1470 static bool
1471 idx_record_use (tree base, tree *idx,
1472                 void *data)
1473 {
1474   find_interesting_uses_op (data, *idx);
1475   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
1476     {
1477       find_interesting_uses_op (data, array_ref_element_size (base));
1478       find_interesting_uses_op (data, array_ref_low_bound (base));
1479     }
1480   return true;
1481 }
1482
1483 /* Returns true if memory reference REF may be unaligned.  */
1484
1485 static bool
1486 may_be_unaligned_p (tree ref)
1487 {
1488   tree base;
1489   tree base_type;
1490   HOST_WIDE_INT bitsize;
1491   HOST_WIDE_INT bitpos;
1492   tree toffset;
1493   enum machine_mode mode;
1494   int unsignedp, volatilep;
1495   unsigned base_align;
1496
1497   /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the target,
1498      thus they are not misaligned.  */
1499   if (TREE_CODE (ref) == TARGET_MEM_REF)
1500     return false;
1501
1502   /* The test below is basically copy of what expr.c:normal_inner_ref
1503      does to check whether the object must be loaded by parts when
1504      STRICT_ALIGNMENT is true.  */
1505   base = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
1506                               &unsignedp, &volatilep, true);
1507   base_type = TREE_TYPE (base);
1508   base_align = TYPE_ALIGN (base_type);
1509
1510   if (mode != BLKmode
1511       && (base_align < GET_MODE_ALIGNMENT (mode)
1512           || bitpos % GET_MODE_ALIGNMENT (mode) != 0
1513           || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0))
1514     return true;
1515
1516   return false;
1517 }
1518
1519 /* Finds addresses in *OP_P inside STMT.  */
1520
1521 static void
1522 find_interesting_uses_address (struct ivopts_data *data, tree stmt, tree *op_p)
1523 {
1524   tree base = *op_p, step = NULL;
1525   struct iv *civ;
1526   struct ifs_ivopts_data ifs_ivopts_data;
1527
1528   /* Do not play with volatile memory references.  A bit too conservative,
1529      perhaps, but safe.  */
1530   if (stmt_ann (stmt)->has_volatile_ops)
1531     goto fail;
1532
1533   /* Ignore bitfields for now.  Not really something terribly complicated
1534      to handle.  TODO.  */
1535   if (TREE_CODE (base) == COMPONENT_REF
1536       && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (base, 1)))
1537     goto fail;
1538
1539   if (STRICT_ALIGNMENT
1540       && may_be_unaligned_p (base))
1541     goto fail;
1542
1543   base = unshare_expr (base);
1544
1545   if (TREE_CODE (base) == TARGET_MEM_REF)
1546     {
1547       tree type = build_pointer_type (TREE_TYPE (base));
1548       tree astep;
1549
1550       if (TMR_BASE (base)
1551           && TREE_CODE (TMR_BASE (base)) == SSA_NAME)
1552         {
1553           civ = get_iv (data, TMR_BASE (base));
1554           if (!civ)
1555             goto fail;
1556
1557           TMR_BASE (base) = civ->base;
1558           step = civ->step;
1559         }
1560       if (TMR_INDEX (base)
1561           && TREE_CODE (TMR_INDEX (base)) == SSA_NAME)
1562         {
1563           civ = get_iv (data, TMR_INDEX (base));
1564           if (!civ)
1565             goto fail;
1566
1567           TMR_INDEX (base) = civ->base;
1568           astep = civ->step;
1569
1570           if (astep)
1571             {
1572               if (TMR_STEP (base))
1573                 astep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, TMR_STEP (base), astep);
1574
1575               if (step)
1576                 step = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, step, astep);
1577               else
1578                 step = astep;
1579             }
1580         }
1581
1582       if (zero_p (step))
1583         goto fail;
1584       base = tree_mem_ref_addr (type, base);
1585     }
1586   else
1587     {
1588       ifs_ivopts_data.ivopts_data = data;
1589       ifs_ivopts_data.stmt = stmt;
1590       ifs_ivopts_data.step_p = &step;
1591       if (!for_each_index (&base, idx_find_step, &ifs_ivopts_data)
1592           || zero_p (step))
1593         goto fail;
1594
1595       gcc_assert (TREE_CODE (base) != ALIGN_INDIRECT_REF);
1596       gcc_assert (TREE_CODE (base) != MISALIGNED_INDIRECT_REF);
1597
1598       base = build_fold_addr_expr (base);
1599     }
1600
1601   civ = alloc_iv (base, step);
1602   record_use (data, op_p, civ, stmt, USE_ADDRESS);
1603   return;
1604
1605 fail:
1606   for_each_index (op_p, idx_record_use, data);
1607 }
1608
1609 /* Finds and records invariants used in STMT.  */
1610
1611 static void
1612 find_invariants_stmt (struct ivopts_data *data, tree stmt)
1613 {
1614   ssa_op_iter iter;
1615   use_operand_p use_p;
1616   tree op;
1617
1618   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1619     {
1620       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1621       record_invariant (data, op, false);
1622     }
1623 }
1624
1625 /* Finds interesting uses of induction variables in the statement STMT.  */
1626
1627 static void
1628 find_interesting_uses_stmt (struct ivopts_data *data, tree stmt)
1629 {
1630   struct iv *iv;
1631   tree op, lhs, rhs;
1632   ssa_op_iter iter;
1633   use_operand_p use_p;
1634
1635   find_invariants_stmt (data, stmt);
1636
1637   if (TREE_CODE (stmt) == COND_EXPR)
1638     {
1639       find_interesting_uses_cond (data, stmt, &COND_EXPR_COND (stmt));
1640       return;
1641     }
1642
1643   if (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR)
1644     {
1645       lhs = TREE_OPERAND (stmt, 0);
1646       rhs = TREE_OPERAND (stmt, 1);
1647
1648       if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME)
1649         {
1650           /* If the statement defines an induction variable, the uses are not
1651              interesting by themselves.  */
1652
1653           iv = get_iv (data, lhs);
1654
1655           if (iv && !zero_p (iv->step))
1656             return;
1657         }
1658
1659       switch (TREE_CODE_CLASS (TREE_CODE (rhs)))
1660         {
1661         case tcc_comparison:
1662           find_interesting_uses_cond (data, stmt, &TREE_OPERAND (stmt, 1));
1663           return;
1664
1665         case tcc_reference:
1666           find_interesting_uses_address (data, stmt, &TREE_OPERAND (stmt, 1));
1667           if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
1668             find_interesting_uses_address (data, stmt, &TREE_OPERAND (stmt, 0));
1669           return;
1670
1671         default: ;
1672         }
1673
1674       if (REFERENCE_CLASS_P (lhs)
1675           && is_gimple_val (rhs))
1676         {
1677           find_interesting_uses_address (data, stmt, &TREE_OPERAND (stmt, 0));
1678           find_interesting_uses_op (data, rhs);
1679           return;
1680         }
1681
1682       /* TODO -- we should also handle address uses of type
1683
1684          memory = call (whatever);
1685
1686          and
1687
1688          call (memory).  */
1689     }
1690
1691   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE
1692       && bb_for_stmt (stmt) == data->current_loop->header)
1693     {
1694       lhs = PHI_RESULT (stmt);
1695       iv = get_iv (data, lhs);
1696
1697       if (iv && !zero_p (iv->step))
1698         return;
1699     }
1700
1701   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1702     {
1703       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1704
1705       if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1706         continue;
1707
1708       iv = get_iv (data, op);
1709       if (!iv)
1710         continue;
1711
1712       find_interesting_uses_op (data, op);
1713     }
1714 }
1715
1716 /* Finds interesting uses of induction variables outside of loops
1717    on loop exit edge EXIT.  */
1718
1719 static void
1720 find_interesting_uses_outside (struct ivopts_data *data, edge exit)
1721 {
1722   tree phi, def;
1723
1724   for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1725     {
1726       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
1727       find_interesting_uses_outer (data, def);
1728     }
1729 }
1730
1731 /* Finds uses of the induction variables that are interesting.  */
1732
1733 static void
1734 find_interesting_uses (struct ivopts_data *data)
1735 {
1736   basic_block bb;
1737   block_stmt_iterator bsi;
1738   tree phi;
1739   basic_block *body = get_loop_body (data->current_loop);
1740   unsigned i;
1741   struct version_info *info;
1742   edge e;
1743
1744   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1745     fprintf (dump_file, "Uses:\n\n");
1746
1747   for (i = 0; i < data->current_loop->num_nodes; i++)
1748     {
1749       edge_iterator ei;
1750       bb = body[i];
1751
1752       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1753         if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1754             && !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, e->dest))
1755           find_interesting_uses_outside (data, e);
1756
1757       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1758         find_interesting_uses_stmt (data, phi);
1759       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1760         find_interesting_uses_stmt (data, bsi_stmt (bsi));
1761     }
1762
1763   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1764     {
1765       bitmap_iterator bi;
1766
1767       fprintf (dump_file, "\n");
1768
1769       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1770         {
1771           info = ver_info (data, i);
1772           if (info->inv_id)
1773             {
1774               fprintf (dump_file, "  ");
1775               print_generic_expr (dump_file, info->name, TDF_SLIM);
1776               fprintf (dump_file, " is invariant (%d)%s\n",
1777                        info->inv_id, info->has_nonlin_use ? "" : ", eliminable");
1778             }
1779         }
1780
1781       fprintf (dump_file, "\n");
1782     }
1783
1784   free (body);
1785 }
1786
1787 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  If INSIDE_ADDR
1788    is true, assume we are inside an address.  If TOP_COMPREF is true, assume
1789    we are at the top-level of the processed address.  */
1790
1791 static tree
1792 strip_offset_1 (tree expr, bool inside_addr, bool top_compref,
1793                 unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
1794 {
1795   tree op0 = NULL_TREE, op1 = NULL_TREE, tmp, step;
1796   enum tree_code code;
1797   tree type, orig_type = TREE_TYPE (expr);
1798   unsigned HOST_WIDE_INT off0, off1, st;
1799   tree orig_expr = expr;
1800
1801   STRIP_NOPS (expr);
1802
1803   type = TREE_TYPE (expr);
1804   code = TREE_CODE (expr);
1805   *offset = 0;
1806
1807   switch (code)
1808     {
1809     case INTEGER_CST:
1810       if (!cst_and_fits_in_hwi (expr)
1811           || zero_p (expr))
1812         return orig_expr;
1813
1814       *offset = int_cst_value (expr);
1815       return build_int_cst_type (orig_type, 0);
1816
1817     case PLUS_EXPR:
1818     case MINUS_EXPR:
1819       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1820       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1821
1822       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
1823       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
1824
1825       *offset = (code == PLUS_EXPR ? off0 + off1 : off0 - off1);
1826       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
1827           && op1 == TREE_OPERAND (expr, 1))
1828         return orig_expr;
1829
1830       if (zero_p (op1))
1831         expr = op0;
1832       else if (zero_p (op0))
1833         {
1834           if (code == PLUS_EXPR)
1835             expr = op1;
1836           else
1837             expr = fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, op1);
1838         }
1839       else
1840         expr = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1841
1842       return fold_convert (orig_type, expr);
1843
1844     case ARRAY_REF:
1845       if (!inside_addr)
1846         return orig_expr;
1847
1848       step = array_ref_element_size (expr);
1849       if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
1850         break;
1851
1852       st = int_cst_value (step);
1853       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1854       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
1855       *offset = off1 * st;
1856
1857       if (top_compref
1858           && zero_p (op1))
1859         {
1860           /* Strip the component reference completely.  */
1861           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1862           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
1863           *offset += off0;
1864           return op0;
1865         }
1866       break;
1867
1868     case COMPONENT_REF:
1869       if (!inside_addr)
1870         return orig_expr;
1871
1872       tmp = component_ref_field_offset (expr);
1873       if (top_compref
1874           && cst_and_fits_in_hwi (tmp))
1875         {
1876           /* Strip the component reference completely.  */
1877           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1878           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
1879           *offset = off0 + int_cst_value (tmp);
1880           return op0;
1881         }
1882       break;
1883
1884     case ADDR_EXPR:
1885       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1886       op0 = strip_offset_1 (op0, true, true, &off0);
1887       *offset += off0;
1888
1889       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
1890         return orig_expr;
1891
1892       expr = build_fold_addr_expr (op0);
1893       return fold_convert (orig_type, expr);
1894
1895     case INDIRECT_REF:
1896       inside_addr = false;
1897       break;
1898
1899     default:
1900       return orig_expr;
1901     }
1902
1903   /* Default handling of expressions for that we want to recurse into
1904      the first operand.  */
1905   op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1906   op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, false, &off0);
1907   *offset += off0;
1908
1909   if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
1910       && (!op1 || op1 == TREE_OPERAND (expr, 1)))
1911     return orig_expr;
1912
1913   expr = copy_node (expr);
1914   TREE_OPERAND (expr, 0) = op0;
1915   if (op1)
1916     TREE_OPERAND (expr, 1) = op1;
1917
1918   /* Inside address, we might strip the top level component references,
1919      thus changing type of the expression.  Handling of ADDR_EXPR
1920      will fix that.  */
1921   expr = fold_convert (orig_type, expr);
1922
1923   return expr;
1924 }
1925
1926 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  */
1927
1928 static tree
1929 strip_offset (tree expr, unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
1930 {
1931   return strip_offset_1 (expr, false, false, offset);
1932 }
1933
1934 /* Returns variant of TYPE that can be used as base for different uses.
1935    For integer types, we return unsigned variant of the type, which
1936    avoids problems with overflows.  For pointer types, we return void *.  */
1937
1938 static tree
1939 generic_type_for (tree type)
1940 {
1941   if (POINTER_TYPE_P (type))
1942     return ptr_type_node;
1943
1944   if (TYPE_UNSIGNED (type))
1945     return type;
1946
1947   return unsigned_type_for (type);
1948 }
1949
1950 /* Records invariants in *EXPR_P.  Callback for walk_tree.  DATA contains
1951    the bitmap to that we should store it.  */
1952
1953 static struct ivopts_data *fd_ivopts_data;
1954 static tree
1955 find_depends (tree *expr_p, int *ws ATTRIBUTE_UNUSED, void *data)
1956 {
1957   bitmap *depends_on = data;
1958   struct version_info *info;
1959
1960   if (TREE_CODE (*expr_p) != SSA_NAME)
1961     return NULL_TREE;
1962   info = name_info (fd_ivopts_data, *expr_p);
1963
1964   if (!info->inv_id || info->has_nonlin_use)
1965     return NULL_TREE;
1966
1967   if (!*depends_on)
1968     *depends_on = BITMAP_ALLOC (NULL);
1969   bitmap_set_bit (*depends_on, info->inv_id);
1970
1971   return NULL_TREE;
1972 }
1973
1974 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
1975    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
1976    it.  If both BASE and STEP are NULL, we add a pseudocandidate for the
1977    replacement of the final value of the iv by a direct computation.  */
1978
1979 static struct iv_cand *
1980 add_candidate_1 (struct ivopts_data *data,
1981                  tree base, tree step, bool important, enum iv_position pos,
1982                  struct iv_use *use, tree incremented_at)
1983 {
1984   unsigned i;
1985   struct iv_cand *cand = NULL;
1986   tree type, orig_type;
1987   
1988   if (base)
1989     {
1990       orig_type = TREE_TYPE (base);
1991       type = generic_type_for (orig_type);
1992       if (type != orig_type)
1993         {
1994           base = fold_convert (type, base);
1995           if (step)
1996             step = fold_convert (type, step);
1997         }
1998     }
1999
2000   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2001     {
2002       cand = iv_cand (data, i);
2003
2004       if (cand->pos != pos)
2005         continue;
2006
2007       if (cand->incremented_at != incremented_at)
2008         continue;
2009
2010       if (!cand->iv)
2011         {
2012           if (!base && !step)
2013             break;
2014
2015           continue;
2016         }
2017
2018       if (!base && !step)
2019         continue;
2020
2021       if (!operand_equal_p (base, cand->iv->base, 0))
2022         continue;
2023
2024       if (zero_p (cand->iv->step))
2025         {
2026           if (zero_p (step))
2027             break;
2028         }
2029       else
2030         {
2031           if (step && operand_equal_p (step, cand->iv->step, 0))
2032             break;
2033         }
2034     }
2035
2036   if (i == n_iv_cands (data))
2037     {
2038       cand = xcalloc (1, sizeof (struct iv_cand));
2039       cand->id = i;
2040
2041       if (!base && !step)
2042         cand->iv = NULL;
2043       else
2044         cand->iv = alloc_iv (base, step);
2045
2046       cand->pos = pos;
2047       if (pos != IP_ORIGINAL && cand->iv)
2048         {
2049           cand->var_before = create_tmp_var_raw (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
2050           cand->var_after = cand->var_before;
2051         }
2052       cand->important = important;
2053       cand->incremented_at = incremented_at;
2054       VEC_safe_push (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates, cand);
2055
2056       if (step
2057           && TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2058         {
2059           fd_ivopts_data = data;
2060           walk_tree (&step, find_depends, &cand->depends_on, NULL);
2061         }
2062
2063       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2064         dump_cand (dump_file, cand);
2065     }
2066
2067   if (important && !cand->important)
2068     {
2069       cand->important = true;
2070       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2071         fprintf (dump_file, "Candidate %d is important\n", cand->id);
2072     }
2073
2074   if (use)
2075     {
2076       bitmap_set_bit (use->related_cands, i);
2077       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2078         fprintf (dump_file, "Candidate %d is related to use %d\n",
2079                  cand->id, use->id);
2080     }
2081
2082   return cand;
2083 }
2084
2085 /* Returns true if incrementing the induction variable at the end of the LOOP
2086    is allowed.
2087
2088    The purpose is to avoid splitting latch edge with a biv increment, thus
2089    creating a jump, possibly confusing other optimization passes and leaving
2090    less freedom to scheduler.  So we allow IP_END_POS only if IP_NORMAL_POS
2091    is not available (so we do not have a better alternative), or if the latch
2092    edge is already nonempty.  */
2093
2094 static bool
2095 allow_ip_end_pos_p (struct loop *loop)
2096 {
2097   if (!ip_normal_pos (loop))
2098     return true;
2099
2100   if (!empty_block_p (ip_end_pos (loop)))
2101     return true;
2102
2103   return false;
2104 }
2105
2106 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2107    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2108    it.  The candidate computation is scheduled on all available positions.  */
2109
2110 static void
2111 add_candidate (struct ivopts_data *data, 
2112                tree base, tree step, bool important, struct iv_use *use)
2113 {
2114   if (ip_normal_pos (data->current_loop))
2115     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_NORMAL, use, NULL_TREE);
2116   if (ip_end_pos (data->current_loop)
2117       && allow_ip_end_pos_p (data->current_loop))
2118     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_END, use, NULL_TREE);
2119 }
2120
2121 /* Add a standard "0 + 1 * iteration" iv candidate for a
2122    type with SIZE bits.  */
2123
2124 static void
2125 add_standard_iv_candidates_for_size (struct ivopts_data *data,
2126                                      unsigned int size)
2127 {
2128   tree type = lang_hooks.types.type_for_size (size, true);
2129   add_candidate (data, build_int_cst (type, 0), build_int_cst (type, 1),
2130                  true, NULL);
2131 }
2132
2133 /* Adds standard iv candidates.  */
2134
2135 static void
2136 add_standard_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
2137 {
2138   add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE);
2139
2140   /* The same for a double-integer type if it is still fast enough.  */
2141   if (BITS_PER_WORD >= INT_TYPE_SIZE * 2)
2142     add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE * 2);
2143 }
2144
2145
2146 /* Adds candidates bases on the old induction variable IV.  */
2147
2148 static void
2149 add_old_iv_candidates (struct ivopts_data *data, struct iv *iv)
2150 {
2151   tree phi, def;
2152   struct iv_cand *cand;
2153
2154   add_candidate (data, iv->base, iv->step, true, NULL);
2155
2156   /* The same, but with initial value zero.  */
2157   add_candidate (data,
2158                  build_int_cst (TREE_TYPE (iv->base), 0),
2159                  iv->step, true, NULL);
2160
2161   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (iv->ssa_name);
2162   if (TREE_CODE (phi) == PHI_NODE)
2163     {
2164       /* Additionally record the possibility of leaving the original iv
2165          untouched.  */
2166       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (data->current_loop));
2167       cand = add_candidate_1 (data,
2168                               iv->base, iv->step, true, IP_ORIGINAL, NULL,
2169                               SSA_NAME_DEF_STMT (def));
2170       cand->var_before = iv->ssa_name;
2171       cand->var_after = def;
2172     }
2173 }
2174
2175 /* Adds candidates based on the old induction variables.  */
2176
2177 static void
2178 add_old_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2179 {
2180   unsigned i;
2181   struct iv *iv;
2182   bitmap_iterator bi;
2183
2184   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
2185     {
2186       iv = ver_info (data, i)->iv;
2187       if (iv && iv->biv_p && !zero_p (iv->step))
2188         add_old_iv_candidates (data, iv);
2189     }
2190 }
2191
2192 /* Adds candidates based on the value of the induction variable IV and USE.  */
2193
2194 static void
2195 add_iv_value_candidates (struct ivopts_data *data,
2196                          struct iv *iv, struct iv_use *use)
2197 {
2198   unsigned HOST_WIDE_INT offset;
2199   tree base;
2200
2201   add_candidate (data, iv->base, iv->step, false, use);
2202
2203   /* The same, but with initial value zero.  Make such variable important,
2204      since it is generic enough so that possibly many uses may be based
2205      on it.  */
2206   add_candidate (data, build_int_cst (TREE_TYPE (iv->base), 0),
2207                  iv->step, true, use);
2208
2209   /* Third, try removing the constant offset.  */
2210   base = strip_offset (iv->base, &offset);
2211   if (offset)
2212     add_candidate (data, base, iv->step, false, use);
2213 }
2214
2215 /* Possibly adds pseudocandidate for replacing the final value of USE by
2216    a direct computation.  */
2217
2218 static void
2219 add_iv_outer_candidates (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use)
2220 {
2221   struct tree_niter_desc *niter;
2222
2223   /* We must know where we exit the loop and how many times does it roll.  */
2224   niter = niter_for_single_dom_exit (data);
2225   if (!niter
2226       || !zero_p (niter->may_be_zero))
2227     return;
2228
2229   add_candidate_1 (data, NULL, NULL, false, IP_NORMAL, use, NULL_TREE);
2230 }
2231
2232 /* Adds candidates based on the uses.  */
2233
2234 static void
2235 add_derived_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2236 {
2237   unsigned i;
2238
2239   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2240     {
2241       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2242
2243       if (!use)
2244         continue;
2245
2246       switch (use->type)
2247         {
2248         case USE_NONLINEAR_EXPR:
2249         case USE_COMPARE:
2250         case USE_ADDRESS:
2251           /* Just add the ivs based on the value of the iv used here.  */
2252           add_iv_value_candidates (data, use->iv, use);
2253           break;
2254
2255         case USE_OUTER:
2256           add_iv_value_candidates (data, use->iv, use);
2257
2258           /* Additionally, add the pseudocandidate for the possibility to
2259              replace the final value by a direct computation.  */
2260           add_iv_outer_candidates (data, use);
2261           break;
2262
2263         default:
2264           gcc_unreachable ();
2265         }
2266     }
2267 }
2268
2269 /* Record important candidates and add them to related_cands bitmaps
2270    if needed.  */
2271
2272 static void
2273 record_important_candidates (struct ivopts_data *data)
2274 {
2275   unsigned i;
2276   struct iv_use *use;
2277
2278   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2279     {
2280       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
2281
2282       if (cand->important)
2283         bitmap_set_bit (data->important_candidates, i);
2284     }
2285
2286   data->consider_all_candidates = (n_iv_cands (data)
2287                                    <= CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND);
2288
2289   if (data->consider_all_candidates)
2290     {
2291       /* We will not need "related_cands" bitmaps in this case,
2292          so release them to decrease peak memory consumption.  */
2293       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2294         {
2295           use = iv_use (data, i);
2296           BITMAP_FREE (use->related_cands);
2297         }
2298     }
2299   else
2300     {
2301       /* Add important candidates to the related_cands bitmaps.  */
2302       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2303         bitmap_ior_into (iv_use (data, i)->related_cands,
2304                          data->important_candidates);
2305     }
2306 }
2307
2308 /* Finds the candidates for the induction variables.  */
2309
2310 static void
2311 find_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
2312 {
2313   /* Add commonly used ivs.  */
2314   add_standard_iv_candidates (data);
2315
2316   /* Add old induction variables.  */
2317   add_old_ivs_candidates (data);
2318
2319   /* Add induction variables derived from uses.  */
2320   add_derived_ivs_candidates (data);
2321
2322   /* Record the important candidates.  */
2323   record_important_candidates (data);
2324 }
2325
2326 /* Allocates the data structure mapping the (use, candidate) pairs to costs.
2327    If consider_all_candidates is true, we use a two-dimensional array, otherwise
2328    we allocate a simple list to every use.  */
2329
2330 static void
2331 alloc_use_cost_map (struct ivopts_data *data)
2332 {
2333   unsigned i, size, s, j;
2334
2335   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2336     {
2337       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2338       bitmap_iterator bi;
2339
2340       if (data->consider_all_candidates)
2341         size = n_iv_cands (data);
2342       else
2343         {
2344           s = 0;
2345           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
2346             {
2347               s++;
2348             }
2349
2350           /* Round up to the power of two, so that moduling by it is fast.  */
2351           for (size = 1; size < s; size <<= 1)
2352             continue;
2353         }
2354
2355       use->n_map_members = size;
2356       use->cost_map = xcalloc (size, sizeof (struct cost_pair));
2357     }
2358 }
2359
2360 /* Sets cost of (USE, CANDIDATE) pair to COST and record that it depends
2361    on invariants DEPENDS_ON and that the value used in expressing it
2362    is VALUE.*/
2363
2364 static void
2365 set_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
2366                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, unsigned cost,
2367                  bitmap depends_on, tree value)
2368 {
2369   unsigned i, s;
2370
2371   if (cost == INFTY)
2372     {
2373       BITMAP_FREE (depends_on);
2374       return;
2375     }
2376
2377   if (data->consider_all_candidates)
2378     {
2379       use->cost_map[cand->id].cand = cand;
2380       use->cost_map[cand->id].cost = cost;
2381       use->cost_map[cand->id].depends_on = depends_on;
2382       use->cost_map[cand->id].value = value;
2383       return;
2384     }
2385
2386   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2387   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2388   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2389     if (!use->cost_map[i].cand)
2390       goto found;
2391   for (i = 0; i < s; i++)
2392     if (!use->cost_map[i].cand)
2393       goto found;
2394
2395   gcc_unreachable ();
2396
2397 found:
2398   use->cost_map[i].cand = cand;
2399   use->cost_map[i].cost = cost;
2400   use->cost_map[i].depends_on = depends_on;
2401   use->cost_map[i].value = value;
2402 }
2403
2404 /* Gets cost of (USE, CANDIDATE) pair.  */
2405
2406 static struct cost_pair *
2407 get_use_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
2408                  struct iv_cand *cand)
2409 {
2410   unsigned i, s;
2411   struct cost_pair *ret;
2412
2413   if (!cand)
2414     return NULL;
2415
2416   if (data->consider_all_candidates)
2417     {
2418       ret = use->cost_map + cand->id;
2419       if (!ret->cand)
2420         return NULL;
2421
2422       return ret;
2423     }
2424       
2425   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2426   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2427   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2428     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2429       return use->cost_map + i;
2430
2431   for (i = 0; i < s; i++)
2432     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2433       return use->cost_map + i;
2434
2435   return NULL;
2436 }
2437
2438 /* Returns estimate on cost of computing SEQ.  */
2439
2440 static unsigned
2441 seq_cost (rtx seq)
2442 {
2443   unsigned cost = 0;
2444   rtx set;
2445
2446   for (; seq; seq = NEXT_INSN (seq))
2447     {
2448       set = single_set (seq);
2449       if (set)
2450         cost += rtx_cost (set, SET);
2451       else
2452         cost++;
2453     }
2454
2455   return cost;
2456 }
2457
2458 /* Produce DECL_RTL for object obj so it looks like it is stored in memory.  */
2459 static rtx
2460 produce_memory_decl_rtl (tree obj, int *regno)
2461 {
2462   rtx x;
2463   
2464   gcc_assert (obj);
2465   if (TREE_STATIC (obj) || DECL_EXTERNAL (obj))
2466     {
2467       const char *name = IDENTIFIER_POINTER (DECL_ASSEMBLER_NAME (obj));
2468       x = gen_rtx_SYMBOL_REF (Pmode, name);
2469     }
2470   else
2471     x = gen_raw_REG (Pmode, (*regno)++);
2472
2473   return gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2474 }
2475
2476 /* Prepares decl_rtl for variables referred in *EXPR_P.  Callback for
2477    walk_tree.  DATA contains the actual fake register number.  */
2478
2479 static tree
2480 prepare_decl_rtl (tree *expr_p, int *ws, void *data)
2481 {
2482   tree obj = NULL_TREE;
2483   rtx x = NULL_RTX;
2484   int *regno = data;
2485
2486   switch (TREE_CODE (*expr_p))
2487     {
2488     case ADDR_EXPR:
2489       for (expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0);
2490            handled_component_p (*expr_p);
2491            expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0))
2492         continue;
2493       obj = *expr_p;
2494       if (DECL_P (obj))
2495         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2496       break;
2497
2498     case SSA_NAME:
2499       *ws = 0;
2500       obj = SSA_NAME_VAR (*expr_p);
2501       if (!DECL_RTL_SET_P (obj))
2502         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2503       break;
2504
2505     case VAR_DECL:
2506     case PARM_DECL:
2507     case RESULT_DECL:
2508       *ws = 0;
2509       obj = *expr_p;
2510
2511       if (DECL_RTL_SET_P (obj))
2512         break;
2513
2514       if (DECL_MODE (obj) == BLKmode)
2515         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2516       else
2517         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2518
2519       break;
2520
2521     default:
2522       break;
2523     }
2524
2525   if (x)
2526     {
2527       VEC_safe_push (tree, heap, decl_rtl_to_reset, obj);
2528       SET_DECL_RTL (obj, x);
2529     }
2530
2531   return NULL_TREE;
2532 }
2533
2534 /* Determines cost of the computation of EXPR.  */
2535
2536 static unsigned
2537 computation_cost (tree expr)
2538 {
2539   rtx seq, rslt;
2540   tree type = TREE_TYPE (expr);
2541   unsigned cost;
2542   /* Avoid using hard regs in ways which may be unsupported.  */
2543   int regno = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1;
2544
2545   walk_tree (&expr, prepare_decl_rtl, &regno, NULL);
2546   start_sequence ();
2547   rslt = expand_expr (expr, NULL_RTX, TYPE_MODE (type), EXPAND_NORMAL);
2548   seq = get_insns ();
2549   end_sequence ();
2550
2551   cost = seq_cost (seq);
2552   if (MEM_P (rslt))
2553     cost += address_cost (XEXP (rslt, 0), TYPE_MODE (type));
2554
2555   return cost;
2556 }
2557
2558 /* Returns variable containing the value of candidate CAND at statement AT.  */
2559
2560 static tree
2561 var_at_stmt (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, tree stmt)
2562 {
2563   if (stmt_after_increment (loop, cand, stmt))
2564     return cand->var_after;
2565   else
2566     return cand->var_before;
2567 }
2568
2569 /* Return the most significant (sign) bit of T.  Similar to tree_int_cst_msb,
2570    but the bit is determined from TYPE_PRECISION, not MODE_BITSIZE.  */
2571
2572 int
2573 tree_int_cst_sign_bit (tree t)
2574 {
2575   unsigned bitno = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t)) - 1;
2576   unsigned HOST_WIDE_INT w;
2577
2578   if (bitno < HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
2579     w = TREE_INT_CST_LOW (t);
2580   else
2581     {
2582       w = TREE_INT_CST_HIGH (t);
2583       bitno -= HOST_BITS_PER_WIDE_INT;
2584     }
2585
2586   return (w >> bitno) & 1;
2587 }
2588
2589 /* If we can prove that TOP = cst * BOT for some constant cst in TYPE,
2590    return cst.  Otherwise return NULL_TREE.  */
2591
2592 static tree
2593 constant_multiple_of (tree type, tree top, tree bot)
2594 {
2595   tree res, mby, p0, p1;
2596   enum tree_code code;
2597   bool negate;
2598
2599   STRIP_NOPS (top);
2600   STRIP_NOPS (bot);
2601
2602   if (operand_equal_p (top, bot, 0))
2603     return build_int_cst (type, 1);
2604
2605   code = TREE_CODE (top);
2606   switch (code)
2607     {
2608     case MULT_EXPR:
2609       mby = TREE_OPERAND (top, 1);
2610       if (TREE_CODE (mby) != INTEGER_CST)
2611         return NULL_TREE;
2612
2613       res = constant_multiple_of (type, TREE_OPERAND (top, 0), bot);
2614       if (!res)
2615         return NULL_TREE;
2616
2617       return fold_binary_to_constant (MULT_EXPR, type, res,
2618                                       fold_convert (type, mby));
2619
2620     case PLUS_EXPR:
2621     case MINUS_EXPR:
2622       p0 = constant_multiple_of (type, TREE_OPERAND (top, 0), bot);
2623       if (!p0)
2624         return NULL_TREE;
2625       p1 = constant_multiple_of (type, TREE_OPERAND (top, 1), bot);
2626       if (!p1)
2627         return NULL_TREE;
2628
2629       return fold_binary_to_constant (code, type, p0, p1);
2630
2631     case INTEGER_CST:
2632       if (TREE_CODE (bot) != INTEGER_CST)
2633         return NULL_TREE;
2634
2635       bot = fold_convert (type, bot);
2636       top = fold_convert (type, top);
2637
2638       /* If BOT seems to be negative, try dividing by -BOT instead, and negate
2639          the result afterwards.  */
2640       if (tree_int_cst_sign_bit (bot))
2641         {
2642           negate = true;
2643           bot = fold_unary_to_constant (NEGATE_EXPR, type, bot);
2644         }
2645       else
2646         negate = false;
2647
2648       /* Ditto for TOP.  */
2649       if (tree_int_cst_sign_bit (top))
2650         {
2651           negate = !negate;
2652           top = fold_unary_to_constant (NEGATE_EXPR, type, top);
2653         }
2654
2655       if (!zero_p (fold_binary_to_constant (TRUNC_MOD_EXPR, type, top, bot)))
2656         return NULL_TREE;
2657
2658       res = fold_binary_to_constant (EXACT_DIV_EXPR, type, top, bot);
2659       if (negate)
2660         res = fold_unary_to_constant (NEGATE_EXPR, type, res);
2661       return res;
2662
2663     default:
2664       return NULL_TREE;
2665     }
2666 }
2667
2668 /* Sets COMB to CST.  */
2669
2670 static void
2671 aff_combination_const (struct affine_tree_combination *comb, tree type,
2672                        unsigned HOST_WIDE_INT cst)
2673 {
2674   unsigned prec = TYPE_PRECISION (type);
2675
2676   comb->type = type;
2677   comb->mask = (((unsigned HOST_WIDE_INT) 2 << (prec - 1)) - 1);
2678
2679   comb->n = 0;
2680   comb->rest = NULL_TREE;
2681   comb->offset = cst & comb->mask;
2682 }
2683
2684 /* Sets COMB to single element ELT.  */
2685
2686 static void
2687 aff_combination_elt (struct affine_tree_combination *comb, tree type, tree elt)
2688 {
2689   unsigned prec = TYPE_PRECISION (type);
2690
2691   comb->type = type;
2692   comb->mask = (((unsigned HOST_WIDE_INT) 2 << (prec - 1)) - 1);
2693
2694   comb->n = 1;
2695   comb->elts[0] = elt;
2696   comb->coefs[0] = 1;
2697   comb->rest = NULL_TREE;
2698   comb->offset = 0;
2699 }
2700
2701 /* Scales COMB by SCALE.  */
2702
2703 static void
2704 aff_combination_scale (struct affine_tree_combination *comb,
2705                        unsigned HOST_WIDE_INT scale)
2706 {
2707   unsigned i, j;
2708
2709   if (scale == 1)
2710     return;
2711
2712   if (scale == 0)
2713     {
2714       aff_combination_const (comb, comb->type, 0);
2715       return;
2716     }
2717
2718   comb->offset = (scale * comb->offset) & comb->mask;
2719   for (i = 0, j = 0; i < comb->n; i++)
2720     {
2721       comb->coefs[j] = (scale * comb->coefs[i]) & comb->mask;
2722       comb->elts[j] = comb->elts[i];
2723       if (comb->coefs[j] != 0)
2724         j++;
2725     }
2726   comb->n = j;
2727
2728   if (comb->rest)
2729     {
2730       if (comb->n < MAX_AFF_ELTS)
2731         {
2732           comb->coefs[comb->n] = scale;
2733           comb->elts[comb->n] = comb->rest;
2734           comb->rest = NULL_TREE;
2735           comb->n++;
2736         }
2737       else
2738         comb->rest = fold_build2 (MULT_EXPR, comb->type, comb->rest,
2739                                   build_int_cst_type (comb->type, scale));
2740     }
2741 }
2742
2743 /* Adds ELT * SCALE to COMB.  */
2744
2745 static void
2746 aff_combination_add_elt (struct affine_tree_combination *comb, tree elt,
2747                          unsigned HOST_WIDE_INT scale)
2748 {
2749   unsigned i;
2750
2751   if (scale == 0)
2752     return;
2753
2754   for (i = 0; i < comb->n; i++)
2755     if (operand_equal_p (comb->elts[i], elt, 0))
2756       {
2757         comb->coefs[i] = (comb->coefs[i] + scale) & comb->mask;
2758         if (comb->coefs[i])
2759           return;
2760
2761         comb->n--;
2762         comb->coefs[i] = comb->coefs[comb->n];
2763         comb->elts[i] = comb->elts[comb->n];
2764
2765         if (comb->rest)
2766           {
2767             gcc_assert (comb->n == MAX_AFF_ELTS - 1);
2768             comb->coefs[comb->n] = 1;
2769             comb->elts[comb->n] = comb->rest;
2770             comb->rest = NULL_TREE;
2771             comb->n++;
2772           }
2773         return;
2774       }
2775   if (comb->n < MAX_AFF_ELTS)
2776     {
2777       comb->coefs[comb->n] = scale;
2778       comb->elts[comb->n] = elt;
2779       comb->n++;
2780       return;
2781     }
2782
2783   if (scale == 1)
2784     elt = fold_convert (comb->type, elt);
2785   else
2786     elt = fold_build2 (MULT_EXPR, comb->type,
2787                        fold_convert (comb->type, elt),
2788                        build_int_cst_type (comb->type, scale)); 
2789
2790   if (comb->rest)
2791     comb->rest = fold_build2 (PLUS_EXPR, comb->type, comb->rest, elt);
2792   else
2793     comb->rest = elt;
2794 }
2795
2796 /* Adds COMB2 to COMB1.  */
2797
2798 static void
2799 aff_combination_add (struct affine_tree_combination *comb1,
2800                      struct affine_tree_combination *comb2)
2801 {
2802   unsigned i;
2803
2804   comb1->offset = (comb1->offset + comb2->offset) & comb1->mask;
2805   for (i = 0; i < comb2->n; i++)
2806     aff_combination_add_elt (comb1, comb2->elts[i], comb2->coefs[i]);
2807   if (comb2->rest)
2808     aff_combination_add_elt (comb1, comb2->rest, 1);
2809 }
2810
2811 /* Splits EXPR into an affine combination of parts.  */
2812
2813 static void
2814 tree_to_aff_combination (tree expr, tree type,
2815                          struct affine_tree_combination *comb)
2816 {
2817   struct affine_tree_combination tmp;
2818   enum tree_code code;
2819   tree cst, core, toffset;
2820   HOST_WIDE_INT bitpos, bitsize;
2821   enum machine_mode mode;
2822   int unsignedp, volatilep;
2823
2824   STRIP_NOPS (expr);
2825
2826   code = TREE_CODE (expr);
2827   switch (code)
2828     {
2829     case INTEGER_CST:
2830       aff_combination_const (comb, type, int_cst_value (expr));
2831       return;
2832
2833     case PLUS_EXPR:
2834     case MINUS_EXPR:
2835       tree_to_aff_combination (TREE_OPERAND (expr, 0), type, comb);
2836       tree_to_aff_combination (TREE_OPERAND (expr, 1), type, &tmp);
2837       if (code == MINUS_EXPR)
2838         aff_combination_scale (&tmp, -1);
2839       aff_combination_add (comb, &tmp);
2840       return;
2841
2842     case MULT_EXPR:
2843       cst = TREE_OPERAND (expr, 1);
2844       if (TREE_CODE (cst) != INTEGER_CST)
2845         break;
2846       tree_to_aff_combination (TREE_OPERAND (expr, 0), type, comb);
2847       aff_combination_scale (comb, int_cst_value (cst));
2848       return;
2849
2850     case NEGATE_EXPR:
2851       tree_to_aff_combination (TREE_OPERAND (expr, 0), type, comb);
2852       aff_combination_scale (comb, -1);
2853       return;
2854
2855     case ADDR_EXPR:
2856       core = get_inner_reference (TREE_OPERAND (expr, 0), &bitsize, &bitpos,
2857                                   &toffset, &mode, &unsignedp, &volatilep,
2858                                   false);
2859       if (bitpos % BITS_PER_UNIT != 0)
2860         break;
2861       aff_combination_const (comb, type, bitpos / BITS_PER_UNIT);
2862       core = build_fold_addr_expr (core);
2863       if (TREE_CODE (core) == ADDR_EXPR)
2864         aff_combination_add_elt (comb, core, 1);
2865       else
2866         {
2867           tree_to_aff_combination (core, type, &tmp);
2868           aff_combination_add (comb, &tmp);
2869         }
2870       if (toffset)
2871         {
2872           tree_to_aff_combination (toffset, type, &tmp);
2873           aff_combination_add (comb, &tmp);
2874         }
2875       return;
2876
2877     default:
2878       break;
2879     }
2880
2881   aff_combination_elt (comb, type, expr);
2882 }
2883
2884 /* Creates EXPR + ELT * SCALE in TYPE.  MASK is the mask for width of TYPE.  */
2885
2886 static tree
2887 add_elt_to_tree (tree expr, tree type, tree elt, unsigned HOST_WIDE_INT scale,
2888                  unsigned HOST_WIDE_INT mask)
2889 {
2890   enum tree_code code;
2891
2892   scale &= mask;
2893   elt = fold_convert (type, elt);
2894
2895   if (scale == 1)
2896     {
2897       if (!expr)
2898         return elt;
2899
2900       return fold_build2 (PLUS_EXPR, type, expr, elt);
2901     }
2902
2903   if (scale == mask)
2904     {
2905       if (!expr)
2906         return fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, elt);
2907
2908       return fold_build2 (MINUS_EXPR, type, expr, elt);
2909     }
2910
2911   if (!expr)
2912     return fold_build2 (MULT_EXPR, type, elt,
2913                         build_int_cst_type (type, scale));
2914
2915   if ((scale | (mask >> 1)) == mask)
2916     {
2917       /* Scale is negative.  */
2918       code = MINUS_EXPR;
2919       scale = (-scale) & mask;
2920     }
2921   else
2922     code = PLUS_EXPR;
2923
2924   elt = fold_build2 (MULT_EXPR, type, elt,
2925                      build_int_cst_type (type, scale));
2926   return fold_build2 (code, type, expr, elt);
2927 }
2928
2929 /* Copies the tree elements of COMB to ensure that they are not shared.  */
2930
2931 static void
2932 unshare_aff_combination (struct affine_tree_combination *comb)
2933 {
2934   unsigned i;
2935
2936   for (i = 0; i < comb->n; i++)
2937     comb->elts[i] = unshare_expr (comb->elts[i]);
2938   if (comb->rest)
2939     comb->rest = unshare_expr (comb->rest);
2940 }
2941
2942 /* Makes tree from the affine combination COMB.  */
2943
2944 static tree
2945 aff_combination_to_tree (struct affine_tree_combination *comb)
2946 {
2947   tree type = comb->type;
2948   tree expr = comb->rest;
2949   unsigned i;
2950   unsigned HOST_WIDE_INT off, sgn;
2951
2952   /* Handle the special case produced by get_computation_aff when
2953      the type does not fit in HOST_WIDE_INT.  */
2954   if (comb->n == 0 && comb->offset == 0)
2955     return fold_convert (type, expr);
2956
2957   gcc_assert (comb->n == MAX_AFF_ELTS || comb->rest == NULL_TREE);
2958
2959   for (i = 0; i < comb->n; i++)
2960     expr = add_elt_to_tree (expr, type, comb->elts[i], comb->coefs[i],
2961                             comb->mask);
2962
2963   if ((comb->offset | (comb->mask >> 1)) == comb->mask)
2964     {
2965       /* Offset is negative.  */
2966       off = (-comb->offset) & comb->mask;
2967       sgn = comb->mask;
2968     }
2969   else
2970     {
2971       off = comb->offset;
2972       sgn = 1;
2973     }
2974   return add_elt_to_tree (expr, type, build_int_cst_type (type, off), sgn,
2975                           comb->mask);
2976 }
2977
2978 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
2979    CAND at statement AT in LOOP.  The expression is stored in a decomposed
2980    form into AFF.  Returns false if USE cannot be expressed using CAND.  */
2981
2982 static bool
2983 get_computation_aff (struct loop *loop,
2984                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree at,
2985                      struct affine_tree_combination *aff)
2986 {
2987   tree ubase = use->iv->base;
2988   tree ustep = use->iv->step;
2989   tree cbase = cand->iv->base;
2990   tree cstep = cand->iv->step;
2991   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype = TREE_TYPE (cbase);
2992   tree uutype;
2993   tree expr, delta;
2994   tree ratio;
2995   unsigned HOST_WIDE_INT ustepi, cstepi;
2996   HOST_WIDE_INT ratioi;
2997   struct affine_tree_combination cbase_aff, expr_aff;
2998   tree cstep_orig = cstep, ustep_orig = ustep;
2999
3000   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
3001     {
3002       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
3003       return false;
3004     }
3005
3006   expr = var_at_stmt (loop, cand, at);
3007
3008   if (TREE_TYPE (expr) != ctype)
3009     {
3010       /* This may happen with the original ivs.  */
3011       expr = fold_convert (ctype, expr);
3012     }
3013
3014   if (TYPE_UNSIGNED (utype))
3015     uutype = utype;
3016   else
3017     {
3018       uutype = unsigned_type_for (utype);
3019       ubase = fold_convert (uutype, ubase);
3020       ustep = fold_convert (uutype, ustep);
3021     }
3022
3023   if (uutype != ctype)
3024     {
3025       expr = fold_convert (uutype, expr);
3026       cbase = fold_convert (uutype, cbase);
3027       cstep = fold_convert (uutype, cstep);
3028
3029       /* If the conversion is not noop, we must take it into account when
3030          considering the value of the step.  */
3031       if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
3032         cstep_orig = cstep;
3033     }
3034
3035   if (cst_and_fits_in_hwi (cstep_orig)
3036       && cst_and_fits_in_hwi (ustep_orig))
3037     {
3038       ustepi = int_cst_value (ustep_orig);
3039       cstepi = int_cst_value (cstep_orig);
3040
3041       if (!divide (TYPE_PRECISION (uutype), ustepi, cstepi, &ratioi))
3042         {
3043           /* TODO maybe consider case when ustep divides cstep and the ratio is
3044              a power of 2 (so that the division is fast to execute)?  We would
3045              need to be much more careful with overflows etc. then.  */
3046           return false;
3047         }
3048
3049       ratio = build_int_cst_type (uutype, ratioi);
3050     }
3051   else
3052     {
3053       ratio = constant_multiple_of (uutype, ustep_orig, cstep_orig);
3054       if (!ratio)
3055         return false;
3056
3057       /* Ratioi is only used to detect special cases when the multiplicative
3058          factor is 1 or -1, so if we cannot convert ratio to HOST_WIDE_INT,
3059          we may set it to 0.  We prefer cst_and_fits_in_hwi/int_cst_value
3060          to integer_onep/integer_all_onesp, since the former ignores
3061          TREE_OVERFLOW.  */
3062       if (cst_and_fits_in_hwi (ratio))
3063         ratioi = int_cst_value (ratio);
3064       else if (integer_onep (ratio))
3065         ratioi = 1;
3066       else if (integer_all_onesp (ratio))
3067         ratioi = -1;
3068       else
3069         ratioi = 0;
3070     }
3071
3072   /* We may need to shift the value if we are after the increment.  */
3073   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
3074     cbase = fold_build2 (PLUS_EXPR, uutype, cbase, cstep);
3075
3076   /* use = ubase - ratio * cbase + ratio * var.
3077
3078      In general case ubase + ratio * (var - cbase) could be better (one less
3079      multiplication), but often it is possible to eliminate redundant parts
3080      of computations from (ubase - ratio * cbase) term, and if it does not
3081      happen, fold is able to apply the distributive law to obtain this form
3082      anyway.  */
3083
3084   if (TYPE_PRECISION (uutype) > HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
3085     {
3086       /* Let's compute in trees and just return the result in AFF.  This case
3087          should not be very common, and fold itself is not that bad either,
3088          so making the aff. functions more complicated to handle this case
3089          is not that urgent.  */
3090       if (ratioi == 1)
3091         {
3092           delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, uutype, ubase, cbase);
3093           expr = fold_build2 (PLUS_EXPR, uutype, expr, delta);
3094         }
3095       else if (ratioi == -1)
3096         {
3097           delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, uutype, ubase, cbase);
3098           expr = fold_build2 (MINUS_EXPR, uutype, delta, expr);
3099         }
3100       else
3101         {
3102           delta = fold_build2 (MULT_EXPR, uutype, cbase, ratio);
3103           delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, uutype, ubase, delta);
3104           expr = fold_build2 (MULT_EXPR, uutype, ratio, expr);
3105           expr = fold_build2 (PLUS_EXPR, uutype, delta, expr);
3106         }
3107
3108       aff->type = uutype;
3109       aff->n = 0;
3110       aff->offset = 0;
3111       aff->mask = 0;
3112       aff->rest = expr;
3113       return true;
3114     }
3115
3116   /* If we got here, the types fits in HOST_WIDE_INT, thus it must be
3117      possible to compute ratioi.  */
3118   gcc_assert (ratioi);
3119
3120   tree_to_aff_combination (ubase, uutype, aff);
3121   tree_to_aff_combination (cbase, uutype, &cbase_aff);
3122   tree_to_aff_combination (expr, uutype, &expr_aff);
3123   aff_combination_scale (&cbase_aff, -ratioi);
3124   aff_combination_scale (&expr_aff, ratioi);
3125   aff_combination_add (aff, &cbase_aff);
3126   aff_combination_add (aff, &expr_aff);
3127
3128   return true;
3129 }
3130
3131 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3132    CAND at statement AT in LOOP.  The computation is unshared.  */
3133
3134 static tree
3135 get_computation_at (struct loop *loop,
3136                     struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree at)
3137 {
3138   struct affine_tree_combination aff;
3139   tree type = TREE_TYPE (use->iv->base);
3140
3141   if (!get_computation_aff (loop, use, cand, at, &aff))
3142     return NULL_TREE;
3143   unshare_aff_combination (&aff);
3144   return fold_convert (type, aff_combination_to_tree (&aff));
3145 }
3146
3147 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3148    CAND in LOOP.  The computation is unshared.  */
3149
3150 static tree
3151 get_computation (struct loop *loop, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3152 {
3153   return get_computation_at (loop, use, cand, use->stmt);
3154 }
3155
3156 /* Returns cost of addition in MODE.  */
3157
3158 static unsigned
3159 add_cost (enum machine_mode mode)
3160 {
3161   static unsigned costs[NUM_MACHINE_MODES];
3162   rtx seq;
3163   unsigned cost;
3164
3165   if (costs[mode])
3166     return costs[mode];
3167
3168   start_sequence ();
3169   force_operand (gen_rtx_fmt_ee (PLUS, mode,
3170                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
3171                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2)),
3172                  NULL_RTX);
3173   seq = get_insns ();
3174   end_sequence ();
3175
3176   cost = seq_cost (seq);
3177   if (!cost)
3178     cost = 1;
3179
3180   costs[mode] = cost;
3181       
3182   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3183     fprintf (dump_file, "Addition in %s costs %d\n",
3184              GET_MODE_NAME (mode), cost);
3185   return cost;
3186 }
3187
3188 /* Entry in a hashtable of already known costs for multiplication.  */
3189 struct mbc_entry
3190 {
3191   HOST_WIDE_INT cst;            /* The constant to multiply by.  */
3192   enum machine_mode mode;       /* In mode.  */
3193   unsigned cost;                /* The cost.  */
3194 };
3195
3196 /* Counts hash value for the ENTRY.  */
3197
3198 static hashval_t
3199 mbc_entry_hash (const void *entry)
3200 {
3201   const struct mbc_entry *e = entry;
3202
3203   return 57 * (hashval_t) e->mode + (hashval_t) (e->cst % 877);
3204 }
3205
3206 /* Compares the hash table entries ENTRY1 and ENTRY2.  */
3207
3208 static int
3209 mbc_entry_eq (const void *entry1, const void *entry2)
3210 {
3211   const struct mbc_entry *e1 = entry1;
3212   const struct mbc_entry *e2 = entry2;
3213
3214   return (e1->mode == e2->mode
3215           && e1->cst == e2->cst);
3216 }
3217
3218 /* Returns cost of multiplication by constant CST in MODE.  */
3219
3220 unsigned
3221 multiply_by_cost (HOST_WIDE_INT cst, enum machine_mode mode)
3222 {
3223   static htab_t costs;
3224   struct mbc_entry **cached, act;
3225   rtx seq;
3226   unsigned cost;
3227
3228   if (!costs)
3229     costs = htab_create (100, mbc_entry_hash, mbc_entry_eq, free);
3230
3231   act.mode = mode;
3232   act.cst = cst;
3233   cached = (struct mbc_entry **) htab_find_slot (costs, &act, INSERT);
3234   if (*cached)
3235     return (*cached)->cost;
3236
3237   *cached = xmalloc (sizeof (struct mbc_entry));
3238   (*cached)->mode = mode;
3239   (*cached)->cst = cst;
3240
3241   start_sequence ();
3242   expand_mult (mode, gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
3243                gen_int_mode (cst, mode), NULL_RTX, 0);
3244   seq = get_insns ();
3245   end_sequence ();
3246   
3247   cost = seq_cost (seq);
3248
3249   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3250     fprintf (dump_file, "Multiplication by %d in %s costs %d\n",
3251              (int) cst, GET_MODE_NAME (mode), cost);
3252
3253   (*cached)->cost = cost;
3254
3255   return cost;
3256 }
3257
3258 /* Returns true if multiplying by RATIO is allowed in address.  */
3259
3260 bool
3261 multiplier_allowed_in_address_p (HOST_WIDE_INT ratio)
3262 {
3263 #define MAX_RATIO 128
3264   static sbitmap valid_mult;
3265   
3266   if (!valid_mult)
3267     {
3268       rtx reg1 = gen_raw_REG (Pmode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3269       rtx addr;
3270       HOST_WIDE_INT i;
3271
3272       valid_mult = sbitmap_alloc (2 * MAX_RATIO + 1);
3273       sbitmap_zero (valid_mult);
3274       addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, Pmode, reg1, NULL_RTX);
3275       for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3276         {
3277           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (i, Pmode);
3278           if (memory_address_p (Pmode, addr))
3279             SET_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO);
3280         }
3281
3282       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3283         {
3284           fprintf (dump_file, "  allowed multipliers:");
3285           for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3286             if (TEST_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO))
3287               fprintf (dump_file, " %d", (int) i);
3288           fprintf (dump_file, "\n");
3289           fprintf (dump_file, "\n");
3290         }
3291     }
3292
3293   if (ratio > MAX_RATIO || ratio < -MAX_RATIO)
3294     return false;
3295
3296   return TEST_BIT (valid_mult, ratio + MAX_RATIO);
3297 }
3298
3299 /* Returns cost of address in shape symbol + var + OFFSET + RATIO * index.
3300    If SYMBOL_PRESENT is false, symbol is omitted.  If VAR_PRESENT is false,
3301    variable is omitted.  The created memory accesses MODE.
3302    
3303    TODO -- there must be some better way.  This all is quite crude.  */
3304
3305 static unsigned
3306 get_address_cost (bool symbol_present, bool var_present,
3307                   unsigned HOST_WIDE_INT offset, HOST_WIDE_INT ratio)
3308 {
3309   static bool initialized = false;
3310   static HOST_WIDE_INT rat, off;
3311   static HOST_WIDE_INT min_offset, max_offset;
3312   static unsigned costs[2][2][2][2];
3313   unsigned cost, acost;
3314   rtx seq, addr, base;
3315   bool offset_p, ratio_p;
3316   rtx reg1;
3317   HOST_WIDE_INT s_offset;
3318   unsigned HOST_WIDE_INT mask;
3319   unsigned bits;
3320
3321   if (!initialized)
3322     {
3323       HOST_WIDE_INT i;
3324       initialized = true;
3325
3326       reg1 = gen_raw_REG (Pmode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3327
3328       addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, Pmode, reg1, NULL_RTX);
3329       for (i = 1; i <= 1 << 20; i <<= 1)
3330         {
3331           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (i, Pmode);
3332           if (!memory_address_p (Pmode, addr))
3333             break;
3334         }
3335       max_offset = i >> 1;
3336       off = max_offset;
3337
3338       for (i = 1; i <= 1 << 20; i <<= 1)
3339         {
3340           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (-i, Pmode);
3341           if (!memory_address_p (Pmode, addr))
3342             break;
3343         }
3344       min_offset = -(i >> 1);
3345
3346       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3347         {
3348           fprintf (dump_file, "get_address_cost:\n");
3349           fprintf (dump_file, "  min offset %d\n", (int) min_offset);
3350           fprintf (dump_file, "  max offset %d\n", (int) max_offset);
3351         }
3352
3353       rat = 1;
3354       for (i = 2; i <= MAX_RATIO; i++)
3355         if (multiplier_allowed_in_address_p (i))
3356           {
3357             rat = i;
3358             break;
3359           }
3360     }
3361
3362   bits = GET_MODE_BITSIZE (Pmode);
3363   mask = ~(~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0 << (bits - 1) << 1);
3364   offset &= mask;
3365   if ((offset >> (bits - 1) & 1))
3366     offset |= ~mask;
3367   s_offset = offset;
3368
3369   cost = 0;
3370   offset_p = (s_offset != 0
3371               && min_offset <= s_offset && s_offset <= max_offset);
3372   ratio_p = (ratio != 1
3373              && multiplier_allowed_in_address_p (ratio));
3374
3375   if (ratio != 1 && !ratio_p)
3376     cost += multiply_by_cost (ratio, Pmode);
3377
3378   if (s_offset && !offset_p && !symbol_present)
3379     {
3380       cost += add_cost (Pmode);
3381       var_present = true;
3382     }
3383
3384   acost = costs[symbol_present][var_present][offset_p][ratio_p];
3385   if (!acost)
3386     {
3387       acost = 0;
3388       
3389       addr = gen_raw_REG (Pmode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3390       reg1 = gen_raw_REG (Pmode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2);
3391       if (ratio_p)
3392         addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, Pmode, addr, gen_int_mode (rat, Pmode));
3393
3394       if (var_present)
3395         addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, Pmode, addr, reg1);
3396
3397       if (symbol_present)
3398         {
3399           base = gen_rtx_SYMBOL_REF (Pmode, ggc_strdup (""));
3400           if (offset_p)
3401             base = gen_rtx_fmt_e (CONST, Pmode,
3402                                   gen_rtx_fmt_ee (PLUS, Pmode,
3403                                                   base,
3404                                                   gen_int_mode (off, Pmode)));
3405         }
3406       else if (offset_p)
3407         base = gen_int_mode (off, Pmode);
3408       else
3409         base = NULL_RTX;
3410     
3411       if (base)
3412         addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, Pmode, addr, base);
3413   
3414       start_sequence ();
3415       addr = memory_address (Pmode, addr);
3416       seq = get_insns ();
3417       end_sequence ();
3418   
3419       acost = seq_cost (seq);
3420       acost += address_cost (addr, Pmode);
3421
3422       if (!acost)
3423         acost = 1;
3424       costs[symbol_present][var_present][offset_p][ratio_p] = acost;
3425     }
3426
3427   return cost + acost;
3428 }
3429
3430 /* Estimates cost of forcing expression EXPR into a variable.  */
3431
3432 unsigned
3433 force_expr_to_var_cost (tree expr)
3434 {
3435   static bool costs_initialized = false;
3436   static unsigned integer_cost;
3437   static unsigned symbol_cost;
3438   static unsigned address_cost;
3439   tree op0, op1;
3440   unsigned cost0, cost1, cost;
3441   enum machine_mode mode;
3442
3443   if (!costs_initialized)
3444     {
3445       tree var = create_tmp_var_raw (integer_type_node, "test_var");
3446       rtx x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (var),
3447                            gen_rtx_SYMBOL_REF (Pmode, "test_var"));
3448       tree addr;
3449       tree type = build_pointer_type (integer_type_node);
3450
3451       integer_cost = computation_cost (build_int_cst_type (integer_type_node,
3452                                                            2000));
3453
3454       SET_DECL_RTL (var, x);
3455       TREE_STATIC (var) = 1;
3456       addr = build1 (ADDR_EXPR, type, var);
3457       symbol_cost = computation_cost (addr) + 1;
3458
3459       address_cost
3460         = computation_cost (build2 (PLUS_EXPR, type,
3461                                     addr,
3462                                     build_int_cst_type (type, 2000))) + 1;
3463       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3464         {
3465           fprintf (dump_file, "force_expr_to_var_cost:\n");
3466           fprintf (dump_file, "  integer %d\n", (int) integer_cost);
3467           fprintf (dump_file, "  symbol %d\n", (int) symbol_cost);
3468           fprintf (dump_file, "  address %d\n", (int) address_cost);
3469           fprintf (dump_file, "  other %d\n", (int) target_spill_cost);
3470           fprintf (dump_file, "\n");
3471         }
3472
3473       costs_initialized = true;
3474     }
3475
3476   STRIP_NOPS (expr);
3477
3478   if (SSA_VAR_P (expr))
3479     return 0;
3480
3481   if (TREE_INVARIANT (expr))
3482     {
3483       if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
3484         return integer_cost;
3485
3486       if (TREE_CODE (expr) == ADDR_EXPR)
3487         {
3488           tree obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
3489
3490           if (TREE_CODE (obj) == VAR_DECL
3491               || TREE_CODE (obj) == PARM_DECL
3492               || TREE_CODE (obj) == RESULT_DECL)
3493             return symbol_cost;
3494         }
3495
3496       return address_cost;
3497     }
3498
3499   switch (TREE_CODE (expr))
3500     {
3501     case PLUS_EXPR:
3502     case MINUS_EXPR:
3503     case MULT_EXPR:
3504       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3505       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3506       STRIP_NOPS (op0);
3507       STRIP_NOPS (op1);
3508
3509       if (is_gimple_val (op0))
3510         cost0 = 0;
3511       else
3512         cost0 = force_expr_to_var_cost (op0);
3513
3514       if (is_gimple_val (op1))
3515         cost1 = 0;
3516       else
3517         cost1 = force_expr_to_var_cost (op1);
3518
3519       break;
3520
3521     default:
3522       /* Just an arbitrary value, FIXME.  */
3523       return target_spill_cost;
3524     }
3525
3526   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (expr));
3527   switch (TREE_CODE (expr))
3528     {
3529     case PLUS_EXPR:
3530     case MINUS_EXPR:
3531       cost = add_cost (mode);
3532       break;
3533
3534     case MULT_EXPR:
3535       if (cst_and_fits_in_hwi (op0))
3536         cost = multiply_by_cost (int_cst_value (op0), mode);
3537       else if (cst_and_fits_in_hwi (op1))
3538         cost = multiply_by_cost (int_cst_value (op1), mode);
3539       else
3540         return target_spill_cost;
3541       break;
3542
3543     default:
3544       gcc_unreachable ();
3545     }
3546
3547   cost += cost0;
3548   cost += cost1;
3549
3550   /* Bound the cost by target_spill_cost.  The parts of complicated
3551      computations often are either loop invariant or at least can
3552      be shared between several iv uses, so letting this grow without
3553      limits would not give reasonable results.  */
3554   return cost < target_spill_cost ? cost : target_spill_cost;
3555 }
3556
3557 /* Estimates cost of forcing EXPR into a variable.  DEPENDS_ON is a set of the
3558    invariants the computation depends on.  */
3559
3560 static unsigned
3561 force_var_cost (struct ivopts_data *data,
3562                 tree expr, bitmap *depends_on)
3563 {
3564   if (depends_on)
3565     {
3566       fd_ivopts_data = data;
3567       walk_tree (&expr, find_depends, depends_on, NULL);
3568     }
3569
3570   return force_expr_to_var_cost (expr);
3571 }
3572
3573 /* Estimates cost of expressing address ADDR  as var + symbol + offset.  The
3574    value of offset is added to OFFSET, SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set
3575    to false if the corresponding part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the
3576    invariants the computation depends on.  */
3577
3578 static unsigned
3579 split_address_cost (struct ivopts_data *data,
3580                     tree addr, bool *symbol_present, bool *var_present,
3581                     unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3582 {
3583   tree core;
3584   HOST_WIDE_INT bitsize;
3585   HOST_WIDE_INT bitpos;
3586   tree toffset;
3587   enum machine_mode mode;
3588   int unsignedp, volatilep;
3589   
3590   core = get_inner_reference (addr, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
3591                               &unsignedp, &volatilep, false);
3592
3593   if (toffset != 0
3594       || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0
3595       || TREE_CODE (core) != VAR_DECL)
3596     {
3597       *symbol_present = false;
3598       *var_present = true;
3599       fd_ivopts_data = data;
3600       walk_tree (&addr, find_depends, depends_on, NULL);
3601       return target_spill_cost;
3602     }
3603
3604   *offset += bitpos / BITS_PER_UNIT;
3605   if (TREE_STATIC (core)
3606       || DECL_EXTERNAL (core))
3607     {
3608       *symbol_present = true;
3609       *var_present = false;
3610       return 0;
3611     }
3612       
3613   *symbol_present = false;
3614   *var_present = true;
3615   return 0;
3616 }
3617
3618 /* Estimates cost of expressing difference of addresses E1 - E2 as
3619    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3620    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3621    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3622    depends on.  */
3623
3624 static unsigned
3625 ptr_difference_cost (struct ivopts_data *data,
3626                      tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3627                      unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3628 {
3629   HOST_WIDE_INT diff = 0;
3630   unsigned cost;
3631
3632   gcc_assert (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR);
3633
3634   if (ptr_difference_const (e1, e2, &diff))
3635     {
3636       *offset += diff;
3637       *symbol_present = false;
3638       *var_present = false;
3639       return 0;
3640     }
3641
3642   if (e2 == integer_zero_node)
3643     return split_address_cost (data, TREE_OPERAND (e1, 0),
3644                                symbol_present, var_present, offset, depends_on);
3645
3646   *symbol_present = false;
3647   *var_present = true;
3648   
3649   cost = force_var_cost (data, e1, depends_on);
3650   cost += force_var_cost (data, e2, depends_on);
3651   cost += add_cost (Pmode);
3652
3653   return cost;
3654 }
3655
3656 /* Estimates cost of expressing difference E1 - E2 as
3657    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3658    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3659    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3660    depends on.  */
3661
3662 static unsigned
3663 difference_cost (struct ivopts_data *data,
3664                  tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3665                  unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3666 {
3667   unsigned cost;
3668   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (e1));
3669   unsigned HOST_WIDE_INT off1, off2;
3670
3671   e1 = strip_offset (e1, &off1);
3672   e2 = strip_offset (e2, &off2);
3673   *offset += off1 - off2;
3674
3675   STRIP_NOPS (e1);
3676   STRIP_NOPS (e2);
3677
3678   if (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR)
3679     return ptr_difference_cost (data, e1, e2, symbol_present, var_present, offset,
3680                                 depends_on);
3681   *symbol_present = false;
3682
3683   if (operand_equal_p (e1, e2, 0))
3684     {
3685       *var_present = false;
3686       return 0;
3687     }
3688   *var_present = true;
3689   if (zero_p (e2))
3690     return force_var_cost (data, e1, depends_on);
3691
3692   if (zero_p (e1))
3693     {
3694       cost = force_var_cost (data, e2, depends_on);
3695       cost += multiply_by_cost (-1, mode);
3696
3697       return cost;
3698     }
3699
3700   cost = force_var_cost (data, e1, depends_on);
3701   cost += force_var_cost (data, e2, depends_on);
3702   cost += add_cost (mode);
3703
3704   return cost;
3705 }
3706
3707 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
3708    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
3709    to create an address from it, otherwise we want to get it into
3710    register.  A set of invariants we depend on is stored in
3711    DEPENDS_ON.  AT is the statement at that the value is computed.  */
3712
3713 static unsigned
3714 get_computation_cost_at (struct ivopts_data *data,
3715                          struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
3716                          bool address_p, bitmap *depends_on, tree at)
3717 {
3718   tree ubase = use->iv->base, ustep = use->iv->step;
3719   tree cbase, cstep;
3720   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype;
3721   unsigned HOST_WIDE_INT ustepi, cstepi, offset = 0;
3722   HOST_WIDE_INT ratio, aratio;
3723   bool var_present, symbol_present;
3724   unsigned cost = 0, n_sums;
3725
3726   *depends_on = NULL;
3727
3728   /* Only consider real candidates.  */
3729   if (!cand->iv)
3730     return INFTY;
3731
3732   cbase = cand->iv->base;
3733   cstep = cand->iv->step;
3734   ctype = TREE_TYPE (cbase);
3735
3736   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
3737     {
3738       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
3739       return INFTY;
3740     }
3741
3742   if (address_p)
3743     {
3744       /* Do not try to express address of an object with computation based
3745          on address of a different object.  This may cause problems in rtl
3746          level alias analysis (that does not expect this to be happening,
3747          as this is illegal in C), and would be unlikely to be useful
3748          anyway.  */
3749       if (use->iv->base_object
3750           && cand->iv->base_object
3751           && !operand_equal_p (use->iv->base_object, cand->iv->base_object, 0))
3752         return INFTY;
3753     }
3754
3755   if (TYPE_PRECISION (utype) != TYPE_PRECISION (ctype))
3756     {
3757       /* TODO -- add direct handling of this case.  */
3758       goto fallback;
3759     }
3760
3761   /* CSTEPI is removed from the offset in case statement is after the
3762      increment.  If the step is not constant, we use zero instead.
3763      This is a bit imprecise (there is the extra addition), but
3764      redundancy elimination is likely to transform the code so that
3765      it uses value of the variable before increment anyway,
3766      so it is not that much unrealistic.  */
3767   if (cst_and_fits_in_hwi (cstep))
3768     cstepi = int_cst_value (cstep);
3769   else
3770     cstepi = 0;
3771
3772   if (cst_and_fits_in_hwi (ustep)
3773       && cst_and_fits_in_hwi (cstep))
3774     {
3775       ustepi = int_cst_value (ustep);
3776
3777       if (!divide (TYPE_PRECISION (utype), ustepi, cstepi, &ratio))
3778         return INFTY;
3779     }
3780   else
3781     {
3782       tree rat;
3783       
3784       rat = constant_multiple_of (utype, ustep, cstep);
3785     
3786       if (!rat)
3787         return INFTY;
3788
3789       if (cst_and_fits_in_hwi (rat))
3790         ratio = int_cst_value (rat);
3791       else if (integer_onep (rat))
3792         ratio = 1;
3793       else if (integer_all_onesp (rat))
3794         ratio = -1;
3795       else
3796         return INFTY;
3797     }
3798
3799   /* use = ubase + ratio * (var - cbase).  If either cbase is a constant
3800      or ratio == 1, it is better to handle this like
3801      
3802      ubase - ratio * cbase + ratio * var
3803      
3804      (also holds in the case ratio == -1, TODO.  */
3805
3806   if (cst_and_fits_in_hwi (cbase))
3807     {
3808       offset = - ratio * int_cst_value (cbase); 
3809       cost += difference_cost (data,
3810                                ubase, integer_zero_node,
3811                                &symbol_present, &var_present, &offset,
3812                                depends_on);
3813     }
3814   else if (ratio == 1)
3815     {
3816       cost += difference_cost (data,
3817                                ubase, cbase,
3818                                &symbol_present, &var_present, &offset,
3819                                depends_on);
3820     }
3821   else
3822     {
3823       cost += force_var_cost (data, cbase, depends_on);
3824       cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype));
3825       cost += difference_cost (data,
3826                                ubase, integer_zero_node,
3827                                &symbol_present, &var_present, &offset,
3828                                depends_on);
3829     }
3830
3831   /* If we are after the increment, the value of the candidate is higher by
3832      one iteration.  */
3833   if (stmt_after_increment (data->current_loop, cand, at))
3834     offset -= ratio * cstepi;
3835
3836   /* Now the computation is in shape symbol + var1 + const + ratio * var2.
3837      (symbol/var/const parts may be omitted).  If we are looking for an address,
3838      find the cost of addressing this.  */
3839   if (address_p)
3840     return cost + get_address_cost (symbol_present, var_present, offset, ratio);
3841
3842   /* Otherwise estimate the costs for computing the expression.  */
3843   aratio = ratio > 0 ? ratio : -ratio;
3844   if (!symbol_present && !var_present && !offset)
3845     {
3846       if (ratio != 1)
3847         cost += multiply_by_cost (ratio, TYPE_MODE (ctype));
3848
3849       return cost;
3850     }
3851
3852   if (aratio != 1)
3853     cost += multiply_by_cost (aratio, TYPE_MODE (ctype));
3854
3855   n_sums = 1;
3856   if (var_present
3857       /* Symbol + offset should be compile-time computable.  */
3858       && (symbol_present || offset))
3859     n_sums++;
3860
3861   return cost + n_sums * add_cost (TYPE_MODE (ctype));
3862
3863 fallback:
3864   {
3865     /* Just get the expression, expand it and measure the cost.  */
3866     tree comp = get_computation_at (data->current_loop, use, cand, at);
3867
3868     if (!comp)
3869       return INFTY;
3870
3871     if (address_p)
3872       comp = build1 (INDIRECT_REF, TREE_TYPE (TREE_TYPE (comp)), comp);
3873
3874     return computation_cost (comp);
3875   }
3876 }
3877
3878 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
3879    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
3880    to create an address from it, otherwise we want to get it into
3881    register.  A set of invariants we depend on is stored in
3882    DEPENDS_ON.  */
3883
3884 static unsigned
3885 get_computation_cost (struct ivopts_data *data,
3886                       struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
3887                       bool address_p, bitmap *depends_on)
3888 {
3889   return get_computation_cost_at (data,
3890                                   use, cand, address_p, depends_on, use->stmt);
3891 }
3892
3893 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a generic
3894    expression.  */
3895
3896 static bool
3897 determine_use_iv_cost_generic (struct ivopts_data *data,
3898                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3899 {
3900   bitmap depends_on;
3901   unsigned cost;
3902
3903   /* The simple case first -- if we need to express value of the preserved
3904      original biv, the cost is 0.  This also prevents us from counting the
3905      cost of increment twice -- once at this use and once in the cost of
3906      the candidate.  */
3907   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
3908       && cand->incremented_at == use->stmt)
3909     {
3910       set_use_iv_cost (data, use, cand, 0, NULL, NULL_TREE);
3911       return true;
3912     }
3913
3914   cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on);
3915   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE);
3916
3917   return cost != INFTY;
3918 }
3919
3920 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in an address.  */
3921
3922 static bool
3923 determine_use_iv_cost_address (struct ivopts_data *data,
3924                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3925 {
3926   bitmap depends_on;
3927   unsigned cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on);
3928
3929   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE);
3930
3931   return cost != INFTY;
3932 }
3933
3934 /* Computes value of induction variable IV in iteration NITER.  */
3935
3936 static tree
3937 iv_value (struct iv *iv, tree niter)
3938 {
3939   tree val;
3940   tree type = TREE_TYPE (iv->base);
3941
3942   niter = fold_convert (type, niter);
3943   val = fold_build2 (MULT_EXPR, type, iv->step, niter);
3944
3945   return fold_build2 (PLUS_EXPR, type, iv->base, val);
3946 }
3947
3948 /* Computes value of candidate CAND at position AT in iteration NITER.  */
3949
3950 static tree
3951 cand_value_at (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, tree at, tree niter)
3952 {
3953   tree val = iv_value (cand->iv, niter);
3954   tree type = TREE_TYPE (cand->iv->base);
3955
3956   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
3957     val = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, val, cand->iv->step);
3958
3959   return val;
3960 }
3961
3962 /* Returns period of induction variable iv.  */
3963
3964 static tree
3965 iv_period (struct iv *iv)
3966 {
3967   tree step = iv->step, period, type;
3968   tree pow2div;
3969
3970   gcc_assert (step && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST);
3971
3972   /* Period of the iv is gcd (step, type range).  Since type range is power
3973      of two, it suffices to determine the maximum power of two that divides
3974      step.  */
3975   pow2div = num_ending_zeros (step);
3976   type = unsigned_type_for (TREE_TYPE (step));
3977
3978   period = build_low_bits_mask (type,
3979                                 (TYPE_PRECISION (type)
3980                                  - tree_low_cst (pow2div, 1)));
3981
3982   return period;
3983 }
3984
3985 /* Returns the comparison operator used when eliminating the iv USE.  */
3986
3987 static enum tree_code
3988 iv_elimination_compare (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use)
3989 {
3990   struct loop *loop = data->current_loop;
3991   basic_block ex_bb;
3992   edge exit;
3993
3994   ex_bb = bb_for_stmt (use->stmt);
3995   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
3996   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
3997     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
3998
3999   return (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE ? EQ_EXPR : NE_EXPR);
4000 }
4001
4002 /* Check whether it is possible to express the condition in USE by comparison
4003    of candidate CAND.  If so, store the value compared with to BOUND.  */
4004
4005 static bool
4006 may_eliminate_iv (struct ivopts_data *data,
4007                   struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree *bound)
4008 {
4009   basic_block ex_bb;
4010   edge exit;
4011   struct tree_niter_desc *niter;
4012   tree nit, nit_type;
4013   tree wider_type, period, per_type;
4014   struct loop *loop = data->current_loop;
4015   
4016   if (TREE_CODE (cand->iv->step) != INTEGER_CST)
4017     return false;
4018
4019   /* For now works only for exits that dominate the loop latch.  TODO -- extend
4020      for other conditions inside loop body.  */
4021   ex_bb = bb_for_stmt (use->stmt);
4022   if (use->stmt != last_stmt (ex_bb)
4023       || TREE_CODE (use->stmt) != COND_EXPR)
4024     return false;
4025   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, ex_bb))
4026     return false;
4027
4028   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4029   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4030     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4031   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4032     return false;
4033
4034   niter = niter_for_exit (data, exit);
4035   if (!niter
4036       || !zero_p (niter->may_be_zero))
4037     return false;
4038
4039   nit = niter->niter;
4040   nit_type = TREE_TYPE (nit);
4041
4042   /* Determine whether we may use the variable to test whether niter iterations
4043      elapsed.  This is the case iff the period of the induction variable is
4044      greater than the number of iterations.  */
4045   period = iv_period (cand->iv);
4046   if (!period)
4047     return false;
4048   per_type = TREE_TYPE (period);
4049
4050   wider_type = TREE_TYPE (period);
4051   if (TYPE_PRECISION (nit_type) < TYPE_PRECISION (per_type))
4052     wider_type = per_type;
4053   else
4054     wider_type = nit_type;
4055
4056   if (!integer_nonzerop (fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
4057                                       fold_convert (wider_type, period),
4058                                       fold_convert (wider_type, nit))))
4059     return false;
4060
4061   *bound = cand_value_at (loop, cand, use->stmt, nit);
4062   return true;
4063 }
4064
4065 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a condition.  */
4066
4067 static bool
4068 determine_use_iv_cost_condition (struct ivopts_data *data,
4069                                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4070 {
4071   tree bound = NULL_TREE, op, cond;
4072   bitmap depends_on = NULL;
4073   unsigned cost;
4074
4075   /* Only consider real candidates.  */
4076   if (!cand->iv)
4077     {
4078       set_use_iv_cost (data, use, cand, INFTY, NULL, NULL_TREE);
4079       return false;
4080     }
4081
4082   if (may_eliminate_iv (data, use, cand, &bound))
4083     {
4084       cost = force_var_cost (data, bound, &depends_on);
4085
4086       set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, bound);
4087       return cost != INFTY;
4088     }
4089
4090   /* The induction variable elimination failed; just express the original
4091      giv.  If it is compared with an invariant, note that we cannot get
4092      rid of it.  */
4093   cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on);
4094
4095   cond = *use->op_p;
4096   if (TREE_CODE (cond) != SSA_NAME)
4097     {
4098       op = TREE_OPERAND (cond, 0);
4099       if (TREE_CODE (op) == SSA_NAME && !zero_p (get_iv (data, op)->step))
4100         op = TREE_OPERAND (cond, 1);
4101       if (TREE_CODE (op) == SSA_NAME)
4102         {
4103           op = get_iv (data, op)->base;
4104           fd_ivopts_data = data;
4105           walk_tree (&op, find_depends, &depends_on, NULL);
4106         }
4107     }
4108
4109   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL);
4110   return cost != INFTY;
4111 }
4112
4113 /* Checks whether it is possible to replace the final value of USE by
4114    a direct computation.  If so, the formula is stored to *VALUE.  */
4115
4116 static bool
4117 may_replace_final_value (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
4118                          tree *value)
4119 {
4120   struct loop *loop = data->current_loop;
4121   edge exit;
4122   struct tree_niter_desc *niter;
4123
4124   exit = single_dom_exit (loop);
4125   if (!exit)
4126     return false;
4127
4128   gcc_assert (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, exit->src,
4129                               bb_for_stmt (use->stmt)));
4130
4131   niter = niter_for_single_dom_exit (data);
4132   if (!niter
4133       || !zero_p (niter->may_be_zero))
4134     return false;
4135
4136   *value = iv_value (use->iv, niter->niter);
4137
4138   return true;
4139 }
4140
4141 /* Determines cost of replacing final value of USE using CAND.  */
4142
4143 static bool
4144 determine_use_iv_cost_outer (struct ivopts_data *data,
4145                              struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4146 {
4147   bitmap depends_on;
4148   unsigned cost;
4149   edge exit;
4150   tree value = NULL_TREE;
4151   struct loop *loop = data->current_loop;
4152
4153   /* The simple case first -- if we need to express value of the preserved
4154      original biv, the cost is 0.  This also prevents us from counting the
4155      cost of increment twice -- once at this use and once in the cost of
4156      the candidate.  */
4157   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
4158       && cand->incremented_at == use->stmt)
4159     {
4160       set_use_iv_cost (data, use, cand, 0, NULL, NULL_TREE);
4161       return true;
4162     }
4163
4164   if (!cand->iv)
4165     {
4166       if (!may_replace_final_value (data, use, &value))
4167         {
4168           set_use_iv_cost (data, use, cand, INFTY, NULL, NULL_TREE);
4169           return false;
4170         }
4171
4172       depends_on = NULL;
4173       cost = force_var_cost (data, value, &depends_on);
4174
4175       cost /= AVG_LOOP_NITER (loop);
4176
4177       set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, value);
4178       return cost != INFTY;
4179     }
4180
4181   exit = single_dom_exit (loop);
4182   if (exit)
4183     {
4184       /* If there is just a single exit, we may use value of the candidate
4185          after we take it to determine the value of use.  */
4186       cost = get_computation_cost_at (data, use, cand, false, &depends_on,
4187                                       last_stmt (exit->src));
4188       if (cost != INFTY)
4189         cost /= AVG_LOOP_NITER (loop);
4190     }
4191   else
4192     {
4193       /* Otherwise we just need to compute the iv.  */
4194       cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on);
4195     }
4196                                    
4197   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE);
4198
4199   return cost != INFTY;
4200 }
4201
4202 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND.  Returns false
4203    if USE cannot be based on CAND.  */
4204
4205 static bool
4206 determine_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
4207                        struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4208 {
4209   switch (use->type)
4210     {
4211     case USE_NONLINEAR_EXPR:
4212       return determine_use_iv_cost_generic (data, use, cand);
4213
4214     case USE_OUTER:
4215       return determine_use_iv_cost_outer (data, use, cand);
4216
4217     case USE_ADDRESS:
4218       return determine_use_iv_cost_address (data, use, cand);
4219
4220     case USE_COMPARE:
4221       return determine_use_iv_cost_condition (data, use, cand);
4222
4223     default:
4224       gcc_unreachable ();
4225     }
4226 }
4227
4228 /* Determines costs of basing the use of the iv on an iv candidate.  */
4229
4230 static void
4231 determine_use_iv_costs (struct ivopts_data *data)
4232 {
4233   unsigned i, j;
4234   struct iv_use *use;
4235   struct iv_cand *cand;
4236   bitmap to_clear = BITMAP_ALLOC (NULL);
4237
4238   alloc_use_cost_map (data);
4239
4240   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4241     {
4242       use = iv_use (data, i);
4243
4244       if (data->consider_all_candidates)
4245         {
4246           for (j = 0; j < n_iv_cands (data); j++)
4247             {
4248               cand = iv_cand (data, j);
4249               determine_use_iv_cost (data, use, cand);
4250             }
4251         }
4252       else
4253         {
4254           bitmap_iterator bi;
4255
4256           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
4257             {
4258               cand = iv_cand (data, j);
4259               if (!determine_use_iv_cost (data, use, cand))
4260                 bitmap_set_bit (to_clear, j);
4261             }
4262
4263           /* Remove the candidates for that the cost is infinite from
4264              the list of related candidates.  */
4265           bitmap_and_compl_into (use->related_cands, to_clear);
4266           bitmap_clear (to_clear);
4267         }
4268     }
4269
4270   BITMAP_FREE (to_clear);
4271
4272   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4273     {
4274       fprintf (dump_file, "Use-candidate costs:\n");
4275
4276       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4277         {
4278           use = iv_use (data, i);
4279
4280           fprintf (dump_file, "Use %d:\n", i);
4281           fprintf (dump_file, "  cand\tcost\tdepends on\n");
4282           for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
4283             {
4284               if (!use->cost_map[j].cand
4285                   || use->cost_map[j].cost == INFTY)
4286                 continue;
4287
4288               fprintf (dump_file, "  %d\t%d\t",
4289                        use->cost_map[j].cand->id,
4290                        use->cost_map[j].cost);
4291               if (use->cost_map[j].depends_on)
4292                 bitmap_print (dump_file,
4293                               use->cost_map[j].depends_on, "","");
4294               fprintf (dump_file, "\n");
4295             }
4296
4297           fprintf (dump_file, "\n");
4298         }
4299       fprintf (dump_file, "\n");
4300     }
4301 }
4302
4303 /* Determines cost of the candidate CAND.  */
4304
4305 static void
4306 determine_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
4307 {
4308   unsigned cost_base, cost_step;
4309   tree base;
4310
4311   if (!cand->iv)
4312     {
4313       cand->cost = 0;
4314       return;
4315     }
4316
4317   /* There are two costs associated with the candidate -- its increment
4318      and its initialization.  The second is almost negligible for any loop
4319      that rolls enough, so we take it just very little into account.  */
4320
4321   base = cand->iv->base;
4322   cost_base = force_var_cost (data, base, NULL);
4323   cost_step = add_cost (TYPE_MODE (TREE_TYPE (base)));
4324
4325   cand->cost = cost_step + cost_base / AVG_LOOP_NITER (current_loop);
4326
4327   /* Prefer the original iv unless we may gain something by replacing it;
4328      this is not really relevant for artificial ivs created by other
4329      passes.  */
4330   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
4331       && !DECL_ARTIFICIAL (SSA_NAME_VAR (cand->var_before)))
4332     cand->cost--;
4333   
4334   /* Prefer not to insert statements into latch unless there are some
4335      already (so that we do not create unnecessary jumps).  */
4336   if (cand->pos == IP_END
4337       && empty_block_p (ip_end_pos (data->current_loop)))
4338     cand->cost++;
4339 }
4340
4341 /* Determines costs of computation of the candidates.  */
4342
4343 static void
4344 determine_iv_costs (struct ivopts_data *data)
4345 {
4346   unsigned i;
4347
4348   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4349     {
4350       fprintf (dump_file, "Candidate costs:\n");
4351       fprintf (dump_file, "  cand\tcost\n");
4352     }
4353
4354   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
4355     {
4356       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
4357
4358       determine_iv_cost (data, cand);
4359
4360       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4361         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", i, cand->cost);
4362     }
4363   
4364 if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4365       fprintf (dump_file, "\n");
4366 }
4367
4368 /* Calculates cost for having SIZE induction variables.  */
4369
4370 static unsigned
4371 ivopts_global_cost_for_size (struct ivopts_data *data, unsigned size)
4372 {
4373   return global_cost_for_size (size,
4374                                loop_data (data->current_loop)->regs_used,
4375                                n_iv_uses (data));
4376 }
4377
4378 /* For each size of the induction variable set determine the penalty.  */
4379
4380 static void
4381 determine_set_costs (struct ivopts_data *data)
4382 {
4383   unsigned j, n;
4384   tree phi, op;
4385   struct loop *loop = data->current_loop;
4386   bitmap_iterator bi;
4387
4388   /* We use the following model (definitely improvable, especially the
4389      cost function -- TODO):
4390
4391      We estimate the number of registers available (using MD data), name it A.
4392
4393      We estimate the number of registers used by the loop, name it U.  This
4394      number is obtained as the number of loop phi nodes (not counting virtual
4395      registers and bivs) + the number of variables from outside of the loop.
4396
4397      We set a reserve R (free regs that are used for temporary computations,
4398      etc.).  For now the reserve is a constant 3.
4399
4400      Let I be the number of induction variables.
4401      
4402      -- if U + I + R <= A, the cost is I * SMALL_COST (just not to encourage
4403         make a lot of ivs without a reason).
4404      -- if A - R < U + I <= A, the cost is I * PRES_COST
4405      -- if U + I > A, the cost is I * PRES_COST and
4406         number of uses * SPILL_COST * (U + I - A) / (U + I) is added.  */
4407
4408   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4409     {
4410       fprintf (dump_file, "Global costs:\n");
4411       fprintf (dump_file, "  target_avail_regs %d\n", target_avail_regs);
4412       fprintf (dump_file, "  target_small_cost %d\n", target_small_cost);
4413       fprintf (dump_file, "  target_pres_cost %d\n", target_pres_cost);
4414       fprintf (dump_file, "  target_spill_cost %d\n", target_spill_cost);
4415     }
4416
4417   n = 0;
4418   for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
4419     {
4420       op = PHI_RESULT (phi);
4421
4422       if (!is_gimple_reg (op))
4423         continue;
4424
4425       if (get_iv (data, op))
4426         continue;
4427
4428       n++;
4429     }
4430
4431   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
4432     {
4433       struct version_info *info = ver_info (data, j);
4434
4435       if (info->inv_id && info->has_nonlin_use)
4436         n++;
4437     }
4438
4439   loop_data (loop)->regs_used = n;
4440   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4441     fprintf (dump_file, "  regs_used %d\n", n);
4442
4443   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4444     {
4445       fprintf (dump_file, "  cost for size:\n");
4446       fprintf (dump_file, "  ivs\tcost\n");
4447       for (j = 0; j <= 2 * target_avail_regs; j++)
4448         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", j,
4449                  ivopts_global_cost_for_size (data, j));
4450       fprintf (dump_file, "\n");
4451     }
4452 }
4453
4454 /* Returns true if A is a cheaper cost pair than B.  */
4455
4456 static bool
4457 cheaper_cost_pair (struct cost_pair *a, struct cost_pair *b)
4458 {
4459   if (!a)
4460     return false;
4461
4462   if (!b)
4463     return true;
4464
4465   if (a->cost < b->cost)
4466     return true;
4467
4468   if (a->cost > b->cost)
4469     return false;
4470
4471   /* In case the costs are the same, prefer the cheaper candidate.  */
4472   if (a->cand->cost < b->cand->cost)
4473     return true;
4474
4475   return false;
4476 }
4477
4478 /* Computes the cost field of IVS structure.  */
4479
4480 static void
4481 iv_ca_recount_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
4482 {
4483   unsigned cost = 0;
4484
4485   cost += ivs->cand_use_cost;
4486   cost += ivs->cand_cost;
4487   cost += ivopts_global_cost_for_size (data, ivs->n_regs);
4488
4489   ivs->cost = cost;
4490 }
4491
4492 /* Remove invariants in set INVS to set IVS.  */
4493
4494 static void
4495 iv_ca_set_remove_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
4496 {
4497   bitmap_iterator bi;
4498   unsigned iid;
4499
4500   if (!invs)
4501     return;
4502
4503   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
4504     {
4505       ivs->n_invariant_uses[iid]--;
4506       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 0)
4507         ivs->n_regs--;
4508     }
4509 }
4510
4511 /* Set USE not to be expressed by any candidate in IVS.  */
4512
4513 static void
4514 iv_ca_set_no_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4515                  struct iv_use *use)
4516 {
4517   unsigned uid = use->id, cid;
4518   struct cost_pair *cp;
4519
4520   cp = ivs->cand_for_use[uid];
4521   if (!cp)
4522     return;
4523   cid = cp->cand->id;
4524
4525   ivs->bad_uses++;
4526   ivs->cand_for_use[uid] = NULL;
4527   ivs->n_cand_uses[cid]--;
4528
4529   if (ivs->n_cand_uses[cid] == 0)
4530     {
4531       bitmap_clear_bit (ivs->cands, cid);
4532       /* Do not count the pseudocandidates.  */
4533       if (cp->cand->iv)
4534         ivs->n_regs--;
4535       ivs->n_cands--;
4536       ivs->cand_cost -= cp->cand->cost;
4537
4538       iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
4539     }
4540
4541   ivs->cand_use_cost -= cp->cost;
4542
4543   iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->depends_on);
4544   iv_ca_recount_cost (data, ivs);
4545 }
4546
4547 /* Add invariants in set INVS to set IVS.  */
4548
4549 static void
4550 iv_ca_set_add_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
4551 {
4552   bitmap_iterator bi;
4553   unsigned iid;
4554
4555   if (!invs)
4556     return;
4557
4558   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
4559     {
4560       ivs->n_invariant_uses[iid]++;
4561       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 1)
4562         ivs->n_regs++;
4563     }
4564 }
4565
4566 /* Set cost pair for USE in set IVS to CP.  */
4567
4568 static void
4569 iv_ca_set_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4570               struct iv_use *use, struct cost_pair *cp)
4571 {
4572   unsigned uid = use->id, cid;
4573
4574   if (ivs->cand_for_use[uid] == cp)
4575     return;
4576
4577   if (ivs->cand_for_use[uid])
4578     iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
4579
4580   if (cp)
4581     {
4582       cid = cp->cand->id;
4583
4584       ivs->bad_uses--;
4585       ivs->cand_for_use[uid] = cp;
4586       ivs->n_cand_uses[cid]++;
4587       if (ivs->n_cand_uses[cid] == 1)
4588         {
4589           bitmap_set_bit (ivs->cands, cid);
4590           /* Do not count the pseudocandidates.  */
4591           if (cp->cand->iv)
4592             ivs->n_regs++;
4593           ivs->n_cands++;
4594           ivs->cand_cost += cp->cand->cost;
4595
4596           iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
4597         }
4598
4599       ivs->cand_use_cost += cp->cost;
4600       iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->depends_on);
4601       iv_ca_recount_cost (data, ivs);
4602     }
4603 }
4604
4605 /* Extend set IVS by expressing USE by some of the candidates in it
4606    if possible.  */
4607
4608 static void
4609 iv_ca_add_use (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4610                struct iv_use *use)
4611 {
4612   struct cost_pair *best_cp = NULL, *cp;
4613   bitmap_iterator bi;
4614   unsigned i;
4615
4616   gcc_assert (ivs->upto >= use->id);
4617
4618   if (ivs->upto == use->id)
4619     {
4620       ivs->upto++;
4621       ivs->bad_uses++;
4622     }
4623
4624   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
4625     {
4626       cp = get_use_iv_cost (data, use, iv_cand (data, i));
4627
4628       if (cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
4629         best_cp = cp;
4630     }
4631
4632   iv_ca_set_cp (data, ivs, use, best_cp);
4633 }
4634
4635 /* Get cost for assignment IVS.  */
4636
4637 static unsigned
4638 iv_ca_cost (struct iv_ca *ivs)
4639 {
4640   return (ivs->bad_uses ? INFTY : ivs->cost);
4641 }
4642
4643 /* Returns true if all dependences of CP are among invariants in IVS.  */
4644
4645 static bool
4646 iv_ca_has_deps (struct iv_ca *ivs, struct cost_pair *cp)
4647 {
4648   unsigned i;
4649   bitmap_iterator bi;
4650
4651   if (!cp->depends_on)
4652     return true;
4653
4654   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cp->depends_on, 0, i, bi)
4655     {
4656       if (ivs->n_invariant_uses[i] == 0)
4657         return false;
4658     }
4659
4660   return true;
4661 }
4662
4663 /* Creates change of expressing USE by NEW_CP instead of OLD_CP and chains
4664    it before NEXT_CHANGE.  */
4665
4666 static struct iv_ca_delta *
4667 iv_ca_delta_add (struct iv_use *use, struct cost_pair *old_cp,
4668                  struct cost_pair *new_cp, struct iv_ca_delta *next_change)
4669 {
4670   struct iv_ca_delta *change = xmalloc (sizeof (struct iv_ca_delta));
4671
4672   change->use = use;
4673   change->old_cp = old_cp;
4674   change->new_cp = new_cp;
4675   change->next_change = next_change;
4676
4677   return change;
4678 }
4679
4680 /* Joins two lists of changes L1 and L2.  Destructive -- old lists
4681    are rewritten.  */
4682
4683 static struct iv_ca_delta *
4684 iv_ca_delta_join (struct iv_ca_delta *l1, struct iv_ca_delta *l2)
4685 {
4686   struct iv_ca_delta *last;
4687
4688   if (!l2)
4689     return l1;
4690
4691   if (!l1)
4692     return l2;
4693
4694   for (last = l1; last->next_change; last = last->next_change)
4695     continue;
4696   last->next_change = l2;
4697
4698   return l1;
4699 }
4700
4701 /* Returns candidate by that USE is expressed in IVS.  */
4702
4703 static struct cost_pair *
4704 iv_ca_cand_for_use (struct iv_ca *ivs, struct iv_use *use)
4705 {
4706   return ivs->cand_for_use[use->id];
4707 }
4708
4709 /* Reverse the list of changes DELTA, forming the inverse to it.  */
4710
4711 static struct iv_ca_delta *
4712 iv_ca_delta_reverse (struct iv_ca_delta *delta)
4713 {
4714   struct iv_ca_delta *act, *next, *prev = NULL;
4715   struct cost_pair *tmp;
4716
4717   for (act = delta; act; act = next)
4718     {
4719       next = act->next_change;
4720       act->next_change = prev;
4721       prev = act;
4722
4723       tmp = act->old_cp;
4724       act->old_cp = act->new_cp;
4725       act->new_cp = tmp;
4726     }
4727
4728   return prev;
4729 }
4730
4731 /* Commit changes in DELTA to IVS.  If FORWARD is false, the changes are
4732    reverted instead.  */
4733
4734 static void
4735 iv_ca_delta_commit (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4736                     struct iv_ca_delta *delta, bool forward)
4737 {
4738   struct cost_pair *from, *to;
4739   struct iv_ca_delta *act;
4740
4741   if (!forward)
4742     delta = iv_ca_delta_reverse (delta);
4743
4744   for (act = delta; act; act = act->next_change)
4745     {
4746       from = act->old_cp;
4747       to = act->new_cp;
4748       gcc_assert (iv_ca_cand_for_use (ivs, act->use) == from);
4749       iv_ca_set_cp (data, ivs, act->use, to);
4750     }
4751
4752   if (!forward)
4753     iv_ca_delta_reverse (delta);
4754 }
4755
4756 /* Returns true if CAND is used in IVS.  */
4757
4758 static bool
4759 iv_ca_cand_used_p (struct iv_ca *ivs, struct iv_cand *cand)
4760 {
4761   return ivs->n_cand_uses[cand->id] > 0;
4762 }
4763
4764 /* Returns number of induction variable candidates in the set IVS.  */
4765
4766 static unsigned
4767 iv_ca_n_cands (struct iv_ca *ivs)
4768 {
4769   return ivs->n_cands;
4770 }
4771
4772 /* Free the list of changes DELTA.  */
4773
4774 static void
4775 iv_ca_delta_free (struct iv_ca_delta **delta)
4776 {
4777   struct iv_ca_delta *act, *next;
4778
4779   for (act = *delta; act; act = next)
4780     {
4781       next = act->next_change;
4782       free (act);
4783     }
4784
4785   *delta = NULL;
4786 }
4787
4788 /* Allocates new iv candidates assignment.  */
4789
4790 static struct iv_ca *
4791 iv_ca_new (struct ivopts_data *data)
4792 {
4793   struct iv_ca *nw = xmalloc (sizeof (struct iv_ca));
4794
4795   nw->upto = 0;
4796   nw->bad_uses = 0;
4797   nw->cand_for_use = xcalloc (n_iv_uses (data), sizeof (struct cost_pair *));
4798   nw->n_cand_uses = xcalloc (n_iv_cands (data), sizeof (unsigned));
4799   nw->cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
4800   nw->n_cands = 0;
4801   nw->n_regs = 0;
4802   nw->cand_use_cost = 0;
4803   nw->cand_cost = 0;
4804   nw->n_invariant_uses = xcalloc (data->max_inv_id + 1, sizeof (unsigned));
4805   nw->cost = 0;
4806
4807   return nw;
4808 }
4809
4810 /* Free memory occupied by the set IVS.  */
4811
4812 static void
4813 iv_ca_free (struct iv_ca **ivs)
4814 {
4815   free ((*ivs)->cand_for_use);
4816   free ((*ivs)->n_cand_uses);
4817   BITMAP_FREE ((*ivs)->cands);
4818   free ((*ivs)->n_invariant_uses);
4819   free (*ivs);
4820   *ivs = NULL;
4821 }
4822
4823 /* Dumps IVS to FILE.  */
4824
4825 static void
4826 iv_ca_dump (struct ivopts_data *data, FILE *file, struct iv_ca *ivs)
4827 {
4828   const char *pref = "  invariants ";
4829   unsigned i;
4830
4831   fprintf (file, "  cost %d\n", iv_ca_cost (ivs));
4832   bitmap_print (file, ivs->cands, "  candidates ","\n");
4833
4834   for (i = 1; i <= data->max_inv_id; i++)
4835     if (ivs->n_invariant_uses[i])
4836       {
4837         fprintf (file, "%s%d", pref, i);
4838         pref = ", ";
4839       }
4840   fprintf (file, "\n");
4841 }
4842
4843 /* Try changing candidate in IVS to CAND for each use.  Return cost of the
4844    new set, and store differences in DELTA.  Number of induction variables
4845    in the new set is stored to N_IVS.  */
4846
4847 static unsigned
4848 iv_ca_extend (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4849               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta,
4850               unsigned *n_ivs)
4851 {
4852   unsigned i, cost;
4853   struct iv_use *use;
4854   struct cost_pair *old_cp, *new_cp;
4855
4856   *delta = NULL;
4857   for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
4858     {
4859       use = iv_use (data, i);
4860       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
4861
4862       if (old_cp
4863           && old_cp->cand == cand)
4864         continue;
4865
4866       new_cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
4867       if (!new_cp)
4868         continue;
4869
4870       if (!iv_ca_has_deps (ivs, new_cp))
4871         continue;
4872       
4873       if (!cheaper_cost_pair (new_cp, old_cp))
4874         continue;
4875
4876       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
4877     }
4878
4879   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
4880   cost = iv_ca_cost (ivs);
4881   if (n_ivs)
4882     *n_ivs = iv_ca_n_cands (ivs);
4883   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
4884
4885   return cost;
4886 }
4887
4888 /* Try narrowing set IVS by removing CAND.  Return the cost of
4889    the new set and store the differences in DELTA.  */
4890
4891 static unsigned
4892 iv_ca_narrow (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4893               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta)
4894 {
4895   unsigned i, ci;
4896   struct iv_use *use;
4897   struct cost_pair *old_cp, *new_cp, *cp;
4898   bitmap_iterator bi;
4899   struct iv_cand *cnd;
4900   unsigned cost;
4901
4902   *delta = NULL;
4903   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4904     {
4905       use = iv_use (data, i);
4906
4907       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
4908       if (old_cp->cand != cand)
4909         continue;
4910
4911       new_cp = NULL;
4912
4913       if (data->consider_all_candidates)
4914         {
4915           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, ci, bi)
4916             {
4917               if (ci == cand->id)
4918                 continue;
4919
4920               cnd = iv_cand (data, ci);
4921
4922               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
4923               if (!cp)
4924                 continue;
4925               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
4926                 continue;
4927       
4928               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
4929                 continue;
4930
4931               new_cp = cp;
4932             }
4933         }
4934       else
4935         {
4936           EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (use->related_cands, ivs->cands, 0, ci, bi)
4937             {
4938               if (ci == cand->id)
4939                 continue;
4940
4941               cnd = iv_cand (data, ci);
4942
4943               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
4944               if (!cp)
4945                 continue;
4946               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
4947                 continue;
4948       
4949               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
4950                 continue;
4951
4952               new_cp = cp;
4953             }
4954         }
4955
4956       if (!new_cp)
4957         {
4958           iv_ca_delta_free (delta);
4959           return INFTY;
4960         }
4961
4962       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
4963     }
4964
4965   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
4966   cost = iv_ca_cost (ivs);
4967   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
4968
4969   return cost;
4970 }
4971
4972 /* Try optimizing the set of candidates IVS by removing candidates different
4973    from to EXCEPT_CAND from it.  Return cost of the new set, and store
4974    differences in DELTA.  */
4975
4976 static unsigned
4977 iv_ca_prune (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4978              struct iv_cand *except_cand, struct iv_ca_delta **delta)
4979 {
4980   bitmap_iterator bi;
4981   struct iv_ca_delta *act_delta, *best_delta;
4982   unsigned i, best_cost, acost;
4983   struct iv_cand *cand;
4984
4985   best_delta = NULL;
4986   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
4987
4988   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
4989     {
4990       cand = iv_cand (data, i);
4991
4992       if (cand == except_cand)
4993         continue;
4994
4995       acost = iv_ca_narrow (data, ivs, cand, &act_delta);
4996
4997       if (acost < best_cost)
4998         {
4999           best_cost = acost;
5000           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5001           best_delta = act_delta;
5002         }
5003       else
5004         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5005     }
5006
5007   if (!best_delta)
5008     {
5009       *delta = NULL;
5010       return best_cost;
5011     }
5012
5013   /* Recurse to possibly remove other unnecessary ivs.  */
5014   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5015   best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, except_cand, delta);
5016   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, false);
5017   *delta = iv_ca_delta_join (best_delta, *delta);
5018   return best_cost;
5019 }
5020
5021 /* Tries to extend the sets IVS in the best possible way in order
5022    to express the USE.  */
5023
5024 static bool
5025 try_add_cand_for (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5026                   struct iv_use *use)
5027 {
5028   unsigned best_cost, act_cost;
5029   unsigned i;
5030   bitmap_iterator bi;
5031   struct iv_cand *cand;
5032   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta;
5033   struct cost_pair *cp;
5034
5035   iv_ca_add_use (data, ivs, use);
5036   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5037
5038   cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5039   if (cp)
5040     {
5041       best_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, NULL);
5042       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5043     }
5044
5045   /* First try important candidates.  Only if it fails, try the specific ones.
5046      Rationale -- in loops with many variables the best choice often is to use
5047      just one generic biv.  If we added here many ivs specific to the uses,
5048      the optimization algorithm later would be likely to get stuck in a local
5049      minimum, thus causing us to create too many ivs.  The approach from
5050      few ivs to more seems more likely to be successful -- starting from few
5051      ivs, replacing an expensive use by a specific iv should always be a
5052      win.  */
5053   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->important_candidates, 0, i, bi)
5054     {
5055       cand = iv_cand (data, i);
5056
5057       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5058         continue;
5059
5060       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5061       if (!cp)
5062         continue;
5063
5064       iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5065       act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL);
5066       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5067       act_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, act_delta);
5068
5069       if (act_cost < best_cost)
5070         {
5071           best_cost = act_cost;
5072
5073           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5074           best_delta = act_delta;
5075         }
5076       else
5077         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5078     }
5079
5080   if (best_cost == INFTY)
5081     {
5082       for (i = 0; i < use->n_map_members; i++)
5083         {
5084           cp = use->cost_map + i;
5085           cand = cp->cand;
5086           if (!cand)
5087             continue;
5088
5089           /* Already tried this.  */
5090           if (cand->important)
5091             continue;
5092       
5093           if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5094             continue;
5095
5096           act_delta = NULL;
5097           iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5098           act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL);
5099           iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5100           act_delta = iv_ca_delta_add (use, iv_ca_cand_for_use (ivs, use),
5101                                        cp, act_delta);
5102
5103           if (act_cost < best_cost)
5104             {
5105               best_cost = act_cost;
5106
5107               if (best_delta)
5108                 iv_ca_delta_free (&best_delta);
5109               best_delta = act_delta;
5110             }
5111           else
5112             iv_ca_delta_free (&act_delta);
5113         }
5114     }
5115
5116   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5117   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5118
5119   return (best_cost != INFTY);
5120 }
5121
5122 /* Finds an initial assignment of candidates to uses.  */
5123
5124 static struct iv_ca *
5125 get_initial_solution (struct ivopts_data *data)
5126 {
5127   struct iv_ca *ivs = iv_ca_new (data);
5128   unsigned i;
5129
5130   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5131     if (!try_add_cand_for (data, ivs, iv_use (data, i)))
5132       {
5133         iv_ca_free (&ivs);
5134         return NULL;
5135       }
5136
5137   return ivs;
5138 }
5139
5140 /* Tries to improve set of induction variables IVS.  */
5141
5142 static bool
5143 try_improve_iv_set (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
5144 {
5145   unsigned i, acost, best_cost = iv_ca_cost (ivs), n_ivs;
5146   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta, *tmp_delta;
5147   struct iv_cand *cand;
5148
5149   /* Try extending the set of induction variables by one.  */
5150   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5151     {
5152       cand = iv_cand (data, i);
5153       
5154       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5155         continue;
5156
5157       acost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, &n_ivs);
5158       if (!act_delta)
5159         continue;
5160
5161       /* If we successfully added the candidate and the set is small enough,
5162          try optimizing it by removing other candidates.  */
5163       if (n_ivs <= ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND)
5164         {
5165           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, true);
5166           acost = iv_ca_prune (data, ivs, cand, &tmp_delta);
5167           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, false);
5168           act_delta = iv_ca_delta_join (act_delta, tmp_delta);
5169         }
5170
5171       if (acost < best_cost)
5172         {
5173           best_cost = acost;
5174           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5175           best_delta = act_delta;
5176         }
5177       else
5178         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5179     }
5180
5181   if (!best_delta)
5182     {
5183       /* Try removing the candidates from the set instead.  */
5184       best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, NULL, &best_delta);
5185
5186       /* Nothing more we can do.  */
5187       if (!best_delta)
5188         return false;
5189     }
5190
5191   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5192   gcc_assert (best_cost == iv_ca_cost (ivs));
5193   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5194   return true;
5195 }
5196
5197 /* Attempts to find the optimal set of induction variables.  We do simple
5198    greedy heuristic -- we try to replace at most one candidate in the selected
5199    solution and remove the unused ivs while this improves the cost.  */
5200
5201 static struct iv_ca *
5202 find_optimal_iv_set (struct ivopts_data *data)
5203 {
5204   unsigned i;
5205   struct iv_ca *set;
5206   struct iv_use *use;
5207
5208   /* Get the initial solution.  */
5209   set = get_initial_solution (data);
5210   if (!set)
5211     {
5212       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5213         fprintf (dump_file, "Unable to substitute for ivs, failed.\n");
5214       return NULL;
5215     }
5216
5217   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5218     {
5219       fprintf (dump_file, "Initial set of candidates:\n");
5220       iv_ca_dump (data, dump_file, set);
5221     }
5222
5223   while (try_improve_iv_set (data, set))
5224     {
5225       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5226         {
5227           fprintf (dump_file, "Improved to:\n");
5228           iv_ca_dump (data, dump_file, set);
5229         }
5230     }
5231
5232   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5233     fprintf (dump_file, "Final cost %d\n\n", iv_ca_cost (set));
5234
5235   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5236     {
5237       use = iv_use (data, i);
5238       use->selected = iv_ca_cand_for_use (set, use)->cand;
5239     }
5240
5241   return set;
5242 }
5243
5244 /* Creates a new induction variable corresponding to CAND.  */
5245
5246 static void
5247 create_new_iv (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
5248 {
5249   block_stmt_iterator incr_pos;
5250   tree base;
5251   bool after = false;
5252
5253   if (!cand->iv)
5254     return;
5255
5256   switch (cand->pos)
5257     {
5258     case IP_NORMAL:
5259       incr_pos = bsi_last (ip_normal_pos (data->current_loop));
5260       break;
5261
5262     case IP_END:
5263       incr_pos = bsi_last (ip_end_pos (data->current_loop));
5264       after = true;
5265       break;
5266
5267     case IP_ORIGINAL:
5268       /* Mark that the iv is preserved.  */
5269       name_info (data, cand->var_before)->preserve_biv = true;
5270       name_info (data, cand->var_after)->preserve_biv = true;
5271
5272       /* Rewrite the increment so that it uses var_before directly.  */
5273       find_interesting_uses_op (data, cand->var_after)->selected = cand;
5274       
5275       return;
5276     }
5277  
5278   gimple_add_tmp_var (cand->var_before);
5279   add_referenced_tmp_var (cand->var_before);
5280
5281   base = unshare_expr (cand->iv->base);
5282
5283   create_iv (base, unshare_expr (cand->iv->step),
5284              cand->var_before, data->current_loop,
5285              &incr_pos, after, &cand->var_before, &cand->var_after);
5286 }
5287
5288 /* Creates new induction variables described in SET.  */
5289
5290 static void
5291 create_new_ivs (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *set)
5292 {
5293   unsigned i;
5294   struct iv_cand *cand;
5295   bitmap_iterator bi;
5296
5297   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
5298     {
5299       cand = iv_cand (data, i);
5300       create_new_iv (data, cand);
5301     }
5302 }
5303
5304 /* Removes statement STMT (real or a phi node).  If INCLUDING_DEFINED_NAME
5305    is true, remove also the ssa name defined by the statement.  */
5306
5307 static void
5308 remove_statement (tree stmt, bool including_defined_name)
5309 {
5310   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
5311     {
5312       if (!including_defined_name)
5313         {
5314           /* Prevent the ssa name defined by the statement from being removed.  */
5315           SET_PHI_RESULT (stmt, NULL);
5316         }
5317       remove_phi_node (stmt, NULL_TREE);
5318     }
5319   else
5320     {
5321       block_stmt_iterator bsi = bsi_for_stmt (stmt);
5322
5323       bsi_remove (&bsi);
5324     }
5325 }
5326
5327 /* Rewrites USE (definition of iv used in a nonlinear expression)
5328    using candidate CAND.  */
5329
5330 static void
5331 rewrite_use_nonlinear_expr (struct ivopts_data *data,
5332                             struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5333 {
5334   tree comp;
5335   tree op, stmts, tgt, ass;
5336   block_stmt_iterator bsi, pbsi;
5337
5338   /* An important special case -- if we are asked to express value of
5339      the original iv by itself, just exit; there is no need to
5340      introduce a new computation (that might also need casting the
5341      variable to unsigned and back).  */
5342   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
5343       && cand->incremented_at == use->stmt)
5344     {
5345       tree step, ctype, utype;
5346       enum tree_code incr_code = PLUS_EXPR;
5347
5348       gcc_assert (TREE_CODE (use->stmt) == MODIFY_EXPR);
5349       gcc_assert (TREE_OPERAND (use->stmt, 0) == cand->var_after);
5350
5351       step = cand->iv->step;
5352       ctype = TREE_TYPE (step);
5353       utype = TREE_TYPE (cand->var_after);
5354       if (TREE_CODE (step) == NEGATE_EXPR)
5355         {
5356           incr_code = MINUS_EXPR;
5357           step = TREE_OPERAND (step, 0);
5358         }
5359
5360       /* Check whether we may leave the computation unchanged.
5361          This is the case only if it does not rely on other
5362          computations in the loop -- otherwise, the computation
5363          we rely upon may be removed in remove_unused_ivs,
5364          thus leading to ICE.  */
5365       op = TREE_OPERAND (use->stmt, 1);
5366       if (TREE_CODE (op) == PLUS_EXPR
5367           || TREE_CODE (op) == MINUS_EXPR)
5368         {
5369           if (TREE_OPERAND (op, 0) == cand->var_before)
5370             op = TREE_OPERAND (op, 1);
5371           else if (TREE_CODE (op) == PLUS_EXPR
5372                    && TREE_OPERAND (op, 1) == cand->var_before)
5373             op = TREE_OPERAND (op, 0);
5374           else
5375             op = NULL_TREE;
5376         }
5377       else
5378         op = NULL_TREE;
5379
5380       if (op
5381           && (TREE_CODE (op) == INTEGER_CST
5382               || operand_equal_p (op, step, 0)))
5383         return;
5384
5385       /* Otherwise, add the necessary computations to express
5386          the iv.  */
5387       op = fold_convert (ctype, cand->var_before);
5388       comp = fold_convert (utype,
5389                            build2 (incr_code, ctype, op,
5390                                    unshare_expr (step)));
5391     }
5392   else
5393     comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
5394
5395   switch (TREE_CODE (use->stmt))
5396     {
5397     case PHI_NODE:
5398       tgt = PHI_RESULT (use->stmt);
5399
5400       /* If we should keep the biv, do not replace it.  */
5401       if (name_info (data, tgt)->preserve_biv)
5402         return;
5403
5404       pbsi = bsi = bsi_start (bb_for_stmt (use->stmt));
5405       while (!bsi_end_p (pbsi)
5406              && TREE_CODE (bsi_stmt (pbsi)) == LABEL_EXPR)
5407         {
5408           bsi = pbsi;
5409           bsi_next (&pbsi);
5410         }
5411       break;
5412
5413     case MODIFY_EXPR:
5414       tgt = TREE_OPERAND (use->stmt, 0);
5415       bsi = bsi_for_stmt (use->stmt);
5416       break;
5417
5418     default:
5419       gcc_unreachable ();
5420     }
5421
5422   op = force_gimple_operand (comp, &stmts, false, SSA_NAME_VAR (tgt));
5423
5424   if (TREE_CODE (use->stmt) == PHI_NODE)
5425     {
5426       if (stmts)
5427         bsi_insert_after (&bsi, stmts, BSI_CONTINUE_LINKING);
5428       ass = build2 (MODIFY_EXPR, TREE_TYPE (tgt), tgt, op);
5429       bsi_insert_after (&bsi, ass, BSI_NEW_STMT);
5430       remove_statement (use->stmt, false);
5431       SSA_NAME_DEF_STMT (tgt) = ass;
5432     }
5433   else
5434     {
5435       if (stmts)
5436         bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_SAME_STMT);
5437       TREE_OPERAND (use->stmt, 1) = op;
5438     }
5439 }
5440
5441 /* Replaces ssa name in index IDX by its basic variable.  Callback for
5442    for_each_index.  */
5443
5444 static bool
5445 idx_remove_ssa_names (tree base, tree *idx,
5446                       void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
5447 {
5448   tree *op;
5449
5450   if (TREE_CODE (*idx) == SSA_NAME)
5451     *idx = SSA_NAME_VAR (*idx);
5452
5453   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
5454     {
5455       op = &TREE_OPERAND (base, 2);
5456       if (*op
5457           && TREE_CODE (*op) == SSA_NAME)
5458         *op = SSA_NAME_VAR (*op);
5459       op = &TREE_OPERAND (base, 3);
5460       if (*op
5461           && TREE_CODE (*op) == SSA_NAME)
5462         *op = SSA_NAME_VAR (*op);
5463     }
5464
5465   return true;
5466 }
5467
5468 /* Unshares REF and replaces ssa names inside it by their basic variables.  */
5469
5470 static tree
5471 unshare_and_remove_ssa_names (tree ref)
5472 {
5473   ref = unshare_expr (ref);
5474   for_each_index (&ref, idx_remove_ssa_names, NULL);
5475
5476   return ref;
5477 }
5478
5479 /* Extract the alias analysis info for the memory reference REF.  There are
5480    several ways how this information may be stored and what precisely is
5481    its semantics depending on the type of the reference, but there always is
5482    somewhere hidden one _DECL node that is used to determine the set of
5483    virtual operands for the reference.  The code below deciphers this jungle
5484    and extracts this single useful piece of information.  */
5485
5486 static tree
5487 get_ref_tag (tree ref)
5488 {
5489   tree var = get_base_address (ref);
5490   tree tag;
5491
5492   if (!var)
5493     return NULL_TREE;
5494
5495   if (TREE_CODE (var) == INDIRECT_REF)
5496     {
5497       /* In case the base is a dereference of a pointer, first check its name
5498          mem tag, and if it does not have one, use type mem tag.  */
5499       var = TREE_OPERAND (var, 0);
5500       if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME)
5501         return NULL_TREE;
5502
5503       if (SSA_NAME_PTR_INFO (var))
5504         {
5505           tag = SSA_NAME_PTR_INFO (var)->name_mem_tag;
5506           if (tag)
5507             return tag;
5508         }
5509  
5510       var = SSA_NAME_VAR (var);
5511       tag = var_ann (var)->type_mem_tag;
5512       gcc_assert (tag != NULL_TREE);
5513       return tag;
5514     }
5515   else
5516     { 
5517       if (!DECL_P (var))
5518         return NULL_TREE;
5519
5520       tag = var_ann (var)->type_mem_tag;
5521       if (tag)
5522         return tag;
5523
5524       return var;
5525     }
5526 }
5527
5528 /* Copies the reference information from OLD_REF to NEW_REF.  */
5529
5530 static void
5531 copy_ref_info (tree new_ref, tree old_ref)
5532 {
5533   if (TREE_CODE (old_ref) == TARGET_MEM_REF)
5534     copy_mem_ref_info (new_ref, old_ref);
5535   else
5536     {
5537       TMR_TAG (new_ref) = get_ref_tag (old_ref);
5538       TMR_ORIGINAL (new_ref) = unshare_and_remove_ssa_names (old_ref);
5539     }
5540 }
5541
5542 /* Rewrites USE (address that is an iv) using candidate CAND.  */
5543
5544 static void
5545 rewrite_use_address (struct ivopts_data *data,
5546                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5547 {
5548   struct affine_tree_combination aff;
5549   block_stmt_iterator bsi = bsi_for_stmt (use->stmt);
5550   tree ref;
5551
5552   get_computation_aff (data->current_loop, use, cand, use->stmt, &aff);
5553   unshare_aff_combination (&aff);
5554
5555   ref = create_mem_ref (&bsi, TREE_TYPE (*use->op_p), &aff);
5556   copy_ref_info (ref, *use->op_p);
5557   *use->op_p = ref;
5558 }
5559
5560 /* Rewrites USE (the condition such that one of the arguments is an iv) using
5561    candidate CAND.  */
5562
5563 static void
5564 rewrite_use_compare (struct ivopts_data *data,
5565                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5566 {
5567   tree comp;
5568   tree *op_p, cond, op, stmts, bound;
5569   block_stmt_iterator bsi = bsi_for_stmt (use->stmt);
5570   enum tree_code compare;
5571   struct cost_pair *cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5572   
5573   bound = cp->value;
5574   if (bound)
5575     {
5576       tree var = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
5577       tree var_type = TREE_TYPE (var);
5578
5579       compare = iv_elimination_compare (data, use);
5580       bound = fold_convert (var_type, bound);
5581       op = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts,
5582                                  true, NULL_TREE);
5583
5584       if (stmts)
5585         bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_SAME_STMT);
5586
5587       *use->op_p = build2 (compare, boolean_type_node, var, op);
5588       update_stmt (use->stmt);
5589       return;
5590     }
5591
5592   /* The induction variable elimination failed; just express the original
5593      giv.  */
5594   comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
5595
5596   cond = *use->op_p;
5597   op_p = &TREE_OPERAND (cond, 0);
5598   if (TREE_CODE (*op_p) != SSA_NAME
5599       || zero_p (get_iv (data, *op_p)->step))
5600     op_p = &TREE_OPERAND (cond, 1);
5601
5602   op = force_gimple_operand (comp, &stmts, true, SSA_NAME_VAR (*op_p));
5603   if (stmts)
5604     bsi_insert_before (&bsi, stmts, BSI_SAME_STMT);
5605
5606   *op_p = op;
5607 }
5608
5609 /* Ensure that operand *OP_P may be used at the end of EXIT without
5610    violating loop closed ssa form.  */
5611
5612 static void
5613 protect_loop_closed_ssa_form_use (edge exit, use_operand_p op_p)
5614 {
5615   basic_block def_bb;
5616   struct loop *def_loop;
5617   tree phi, use;
5618
5619   use = USE_FROM_PTR (op_p);
5620   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
5621     return;
5622
5623   def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
5624   if (!def_bb)
5625     return;
5626
5627   def_loop = def_bb->loop_father;
5628   if (flow_bb_inside_loop_p (def_loop, exit->dest))
5629     return;
5630
5631   /* Try finding a phi node that copies the value out of the loop.  */
5632   for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
5633     if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == use)
5634       break;
5635
5636   if (!phi)
5637     {
5638       /* Create such a phi node.  */
5639       tree new_name = duplicate_ssa_name (use, NULL);
5640
5641       phi = create_phi_node (new_name, exit->dest);
5642       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = phi;
5643       add_phi_arg (phi, use, exit);
5644     }
5645
5646   SET_USE (op_p, PHI_RESULT (phi));
5647 }
5648
5649 /* Ensure that operands of STMT may be used at the end of EXIT without
5650    violating loop closed ssa form.  */
5651
5652 static void
5653 protect_loop_closed_ssa_form (edge exit, tree stmt)
5654 {
5655   ssa_op_iter iter;
5656   use_operand_p use_p;
5657
5658   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_p, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
5659     protect_loop_closed_ssa_form_use (exit, use_p);
5660 }
5661
5662 /* STMTS compute a value of a phi argument OP on EXIT of a loop.  Arrange things
5663    so that they are emitted on the correct place, and so that the loop closed
5664    ssa form is preserved.  */
5665
5666 void
5667 compute_phi_arg_on_exit (edge exit, tree stmts, tree op)
5668 {
5669   tree_stmt_iterator tsi;
5670   block_stmt_iterator bsi;
5671   tree phi, stmt, def, next;
5672
5673   if (!single_pred_p (exit->dest))
5674     split_loop_exit_edge (exit);
5675
5676   /* Ensure there is label in exit->dest, so that we can
5677      insert after it.  */
5678   tree_block_label (exit->dest);
5679   bsi = bsi_after_labels (exit->dest);
5680
5681   if (TREE_CODE (stmts) == STATEMENT_LIST)
5682     {
5683       for (tsi = tsi_start (stmts); !tsi_end_p (tsi); tsi_next (&tsi))
5684         {
5685           bsi_insert_after (&bsi, tsi_stmt (tsi), BSI_NEW_STMT);
5686           protect_loop_closed_ssa_form (exit, bsi_stmt (bsi));
5687         }
5688     }
5689   else
5690     {
5691       bsi_insert_after (&bsi, stmts, BSI_NEW_STMT);
5692       protect_loop_closed_ssa_form (exit, bsi_stmt (bsi));
5693     }
5694
5695   if (!op)
5696     return;
5697
5698   for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = next)
5699     {
5700       next = PHI_CHAIN (phi);
5701
5702       if (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit) == op)
5703         {
5704           def = PHI_RESULT (phi);
5705           remove_statement (phi, false);
5706           stmt = build2 (MODIFY_EXPR, TREE_TYPE (op),
5707                         def, op);
5708           SSA_NAME_DEF_STMT (def) = stmt;
5709           bsi_insert_after (&bsi, stmt, BSI_CONTINUE_LINKING);
5710         }
5711     }
5712 }
5713
5714 /* Rewrites the final value of USE (that is only needed outside of the loop)
5715    using candidate CAND.  */
5716
5717 static void
5718 rewrite_use_outer (struct ivopts_data *data,
5719                    struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5720 {
5721   edge exit;
5722   tree value, op, stmts, tgt;
5723   tree phi;
5724
5725   switch (TREE_CODE (use->stmt))
5726     {
5727     case PHI_NODE:
5728       tgt = PHI_RESULT (use->stmt);
5729       break;
5730     case MODIFY_EXPR:
5731       tgt = TREE_OPERAND (use->stmt, 0);
5732       break;
5733     default:
5734       gcc_unreachable ();
5735     }
5736
5737   exit = single_dom_exit (data->current_loop);
5738
5739   if (exit)
5740     {
5741       if (!cand->iv)
5742         {
5743           struct cost_pair *cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5744           value = unshare_expr (cp->value);
5745         }
5746       else
5747         value = get_computation_at (data->current_loop,
5748                                     use, cand, last_stmt (exit->src));
5749
5750       op = force_gimple_operand (value, &stmts, true, SSA_NAME_VAR (tgt));
5751           
5752       /* If we will preserve the iv anyway and we would need to perform
5753          some computation to replace the final value, do nothing.  */
5754       if (stmts && name_info (data, tgt)->preserve_biv)
5755         return;
5756
5757       for (phi = phi_nodes (exit->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
5758         {
5759           use_operand_p use_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, exit);
5760
5761           if (USE_FROM_PTR (use_p) == tgt)
5762             SET_USE (use_p, op);
5763         }
5764
5765       if (stmts)
5766         compute_phi_arg_on_exit (exit, stmts, op);
5767
5768       /* Enable removal of the statement.  We cannot remove it directly,
5769          since we may still need the aliasing information attached to the
5770          ssa name defined by it.  */
5771       name_info (data, tgt)->iv->have_use_for = false;
5772       return;
5773     }
5774
5775   /* If the variable is going to be preserved anyway, there is nothing to
5776      do.  */
5777   if (name_info (data, tgt)->preserve_biv)
5778     return;
5779
5780   /* Otherwise we just need to compute the iv.  */
5781   rewrite_use_nonlinear_expr (data, use, cand);
5782 }
5783
5784 /* Rewrites USE using candidate CAND.  */
5785
5786 static void
5787 rewrite_use (struct ivopts_data *data,
5788              struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5789 {
5790   switch (use->type)
5791     {
5792       case USE_NONLINEAR_EXPR:
5793         rewrite_use_nonlinear_expr (data, use, cand);
5794         break;
5795
5796       case USE_OUTER:
5797         rewrite_use_outer (data, use, cand);
5798         break;
5799
5800       case USE_ADDRESS:
5801         rewrite_use_address (data, use, cand);
5802         break;
5803
5804       case USE_COMPARE:
5805         rewrite_use_compare (data, use, cand);
5806         break;
5807
5808       default:
5809         gcc_unreachable ();
5810     }
5811   update_stmt (use->stmt);
5812 }
5813
5814 /* Rewrite the uses using the selected induction variables.  */
5815
5816 static void
5817 rewrite_uses (struct ivopts_data *data)
5818 {
5819   unsigned i;
5820   struct iv_cand *cand;
5821   struct iv_use *use;
5822
5823   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5824     {
5825       use = iv_use (data, i);
5826       cand = use->selected;
5827       gcc_assert (cand);
5828
5829       rewrite_use (data, use, cand);
5830     }
5831 }
5832
5833 /* Removes the ivs that are not used after rewriting.  */
5834
5835 static void
5836 remove_unused_ivs (struct ivopts_data *data)
5837 {
5838   unsigned j;
5839   bitmap_iterator bi;
5840
5841   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
5842     {
5843       struct version_info *info;
5844
5845       info = ver_info (data, j);
5846       if (info->iv
5847           && !zero_p (info->iv->step)
5848           && !info->inv_id
5849           && !info->iv->have_use_for
5850           && !info->preserve_biv)
5851         remove_statement (SSA_NAME_DEF_STMT (info->iv->ssa_name), true);
5852     }
5853 }
5854
5855 /* Frees data allocated by the optimization of a single loop.  */
5856
5857 static void
5858 free_loop_data (struct ivopts_data *data)
5859 {
5860   unsigned i, j;
5861   bitmap_iterator bi;
5862   tree obj;
5863
5864   htab_empty (data->niters);
5865
5866   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
5867     {
5868       struct version_info *info;
5869
5870       info = ver_info (data, i);
5871       if (info->iv)
5872         free (info->iv);
5873       info->iv = NULL;
5874       info->has_nonlin_use = false;
5875       info->preserve_biv = false;
5876       info->inv_id = 0;
5877     }
5878   bitmap_clear (data->relevant);
5879   bitmap_clear (data->important_candidates);
5880
5881   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5882     {
5883       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
5884
5885       free (use->iv);
5886       BITMAP_FREE (use->related_cands);
5887       for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
5888         if (use->cost_map[j].depends_on)
5889           BITMAP_FREE (use->cost_map[j].depends_on);
5890       free (use->cost_map);
5891       free (use);
5892     }
5893   VEC_truncate (iv_use_p, data->iv_uses, 0);
5894
5895   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5896     {
5897       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5898
5899       if (cand->iv)
5900         free (cand->iv);
5901       if (cand->depends_on)
5902         BITMAP_FREE (cand->depends_on);
5903       free (cand);
5904     }
5905   VEC_truncate (iv_cand_p, data->iv_candidates, 0);
5906
5907   if (data->version_info_size < num_ssa_names)
5908     {
5909       data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
5910       free (data->version_info);
5911       data->version_info = xcalloc (data->version_info_size,
5912                                     sizeof (struct version_info));
5913     }
5914
5915   data->max_inv_id = 0;
5916
5917   for (i = 0; VEC_iterate (tree, decl_rtl_to_reset, i, obj); i++)
5918     SET_DECL_RTL (obj, NULL_RTX);
5919
5920   VEC_truncate (tree, decl_rtl_to_reset, 0);
5921 }
5922
5923 /* Finalizes data structures used by the iv optimization pass.  LOOPS is the
5924    loop tree.  */
5925
5926 static void
5927 tree_ssa_iv_optimize_finalize (struct loops *loops, struct ivopts_data *data)
5928 {
5929   unsigned i;
5930
5931   for (i = 1; i < loops->num; i++)
5932     if (loops->parray[i])
5933       {
5934         free (loops->parray[i]->aux);
5935         loops->parray[i]->aux = NULL;
5936       }
5937
5938   free_loop_data (data);
5939   free (data->version_info);
5940   BITMAP_FREE (data->relevant);
5941   BITMAP_FREE (data->important_candidates);
5942   htab_delete (data->niters);
5943
5944   VEC_free (tree, heap, decl_rtl_to_reset);
5945   VEC_free (iv_use_p, heap, data->iv_uses);
5946   VEC_free (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates);
5947 }
5948
5949 /* Optimizes the LOOP.  Returns true if anything changed.  */
5950
5951 static bool
5952 tree_ssa_iv_optimize_loop (struct ivopts_data *data, struct loop *loop)
5953 {
5954   bool changed = false;
5955   struct iv_ca *iv_ca;
5956   edge exit;
5957
5958   data->current_loop = loop;
5959
5960   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5961     {
5962       fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n", loop->num);
5963       
5964       exit = single_dom_exit (loop);
5965       if (exit)
5966         {
5967           fprintf (dump_file, "  single exit %d -> %d, exit condition ",
5968                    exit->src->index, exit->dest->index);
5969           print_generic_expr (dump_file, last_stmt (exit->src), TDF_SLIM);
5970           fprintf (dump_file, "\n");
5971         }
5972
5973       fprintf (dump_file, "\n");
5974     }
5975
5976   /* For each ssa name determines whether it behaves as an induction variable
5977      in some loop.  */
5978   if (!find_induction_variables (data))
5979     goto finish;
5980
5981   /* Finds interesting uses (item 1).  */
5982   find_interesting_uses (data);
5983   if (n_iv_uses (data) > MAX_CONSIDERED_USES)
5984     goto finish;
5985
5986   /* Finds candidates for the induction variables (item 2).  */
5987   find_iv_candidates (data);
5988
5989   /* Calculates the costs (item 3, part 1).  */
5990   determine_use_iv_costs (data);
5991   determine_iv_costs (data);
5992   determine_set_costs (data);
5993
5994   /* Find the optimal set of induction variables (item 3, part 2).  */
5995   iv_ca = find_optimal_iv_set (data);
5996   if (!iv_ca)
5997     goto finish;
5998   changed = true;
5999
6000   /* Create the new induction variables (item 4, part 1).  */
6001   create_new_ivs (data, iv_ca);
6002   iv_ca_free (&iv_ca);
6003   
6004   /* Rewrite the uses (item 4, part 2).  */
6005   rewrite_uses (data);
6006
6007   /* Remove the ivs that are unused after rewriting.  */
6008   remove_unused_ivs (data);
6009
6010   /* We have changed the structure of induction variables; it might happen
6011      that definitions in the scev database refer to some of them that were
6012      eliminated.  */
6013   scev_reset ();
6014
6015 finish:
6016   free_loop_data (data);
6017
6018   return changed;
6019 }
6020
6021 /* Main entry point.  Optimizes induction variables in LOOPS.  */
6022
6023 void
6024 tree_ssa_iv_optimize (struct loops *loops)
6025 {
6026   struct loop *loop;
6027   struct ivopts_data data;
6028
6029   tree_ssa_iv_optimize_init (loops, &data);
6030
6031   /* Optimize the loops starting with the innermost ones.  */
6032   loop = loops->tree_root;
6033   while (loop->inner)
6034     loop = loop->inner;
6035
6036   /* Scan the loops, inner ones first.  */
6037   while (loop != loops->tree_root)
6038     {
6039       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6040         flow_loop_dump (loop, dump_file, NULL, 1);
6041
6042       tree_ssa_iv_optimize_loop (&data, loop);
6043
6044       if (loop->next)
6045         {
6046           loop = loop->next;
6047           while (loop->inner)
6048             loop = loop->inner;
6049         }
6050       else
6051         loop = loop->outer;
6052     }
6053
6054   tree_ssa_iv_optimize_finalize (loops, &data);
6055 }