OSDN Git Service

* dwarf2out.c (gen_compile_unit_die): Use DW_LANG_Go for Go.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-ivopts.c
1 /* Induction variable optimizations.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* 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 "tm_p.h"
71 #include "basic-block.h"
72 #include "output.h"
73 #include "tree-pretty-print.h"
74 #include "gimple-pretty-print.h"
75 #include "tree-flow.h"
76 #include "tree-dump.h"
77 #include "timevar.h"
78 #include "cfgloop.h"
79 #include "tree-pass.h"
80 #include "ggc.h"
81 #include "insn-config.h"
82 #include "recog.h"
83 #include "pointer-set.h"
84 #include "hashtab.h"
85 #include "tree-chrec.h"
86 #include "tree-scalar-evolution.h"
87 #include "cfgloop.h"
88 #include "params.h"
89 #include "langhooks.h"
90 #include "tree-affine.h"
91 #include "target.h"
92 #include "tree-inline.h"
93 #include "tree-ssa-propagate.h"
94
95 /* FIXME: add_cost and zero_cost defined in exprmed.h conflict with local uses.
96  */
97 #include "expmed.h"
98 #undef add_cost
99 #undef zero_cost
100
101 /* FIXME: Expressions are expanded to RTL in this pass to determine the
102    cost of different addressing modes.  This should be moved to a TBD
103    interface between the GIMPLE and RTL worlds.  */
104 #include "expr.h"
105
106 /* The infinite cost.  */
107 #define INFTY 10000000
108
109 #define AVG_LOOP_NITER(LOOP) 5
110
111 /* Returns the expected number of loop iterations for LOOP.
112    The average trip count is computed from profile data if it
113    exists. */
114
115 static inline HOST_WIDE_INT
116 avg_loop_niter (struct loop *loop)
117 {
118   HOST_WIDE_INT niter = max_stmt_executions_int (loop, false);
119   if (niter == -1)
120     return AVG_LOOP_NITER (loop);
121
122   return niter;
123 }
124
125 /* Representation of the induction variable.  */
126 struct iv
127 {
128   tree base;            /* Initial value of the iv.  */
129   tree base_object;     /* A memory object to that the induction variable points.  */
130   tree step;            /* Step of the iv (constant only).  */
131   tree ssa_name;        /* The ssa name with the value.  */
132   bool biv_p;           /* Is it a biv?  */
133   bool have_use_for;    /* Do we already have a use for it?  */
134   unsigned use_id;      /* The identifier in the use if it is the case.  */
135 };
136
137 /* Per-ssa version information (induction variable descriptions, etc.).  */
138 struct version_info
139 {
140   tree name;            /* The ssa name.  */
141   struct iv *iv;        /* Induction variable description.  */
142   bool has_nonlin_use;  /* For a loop-level invariant, whether it is used in
143                            an expression that is not an induction variable.  */
144   bool preserve_biv;    /* For the original biv, whether to preserve it.  */
145   unsigned inv_id;      /* Id of an invariant.  */
146 };
147
148 /* Types of uses.  */
149 enum use_type
150 {
151   USE_NONLINEAR_EXPR,   /* Use in a nonlinear expression.  */
152   USE_ADDRESS,          /* Use in an address.  */
153   USE_COMPARE           /* Use is a compare.  */
154 };
155
156 /* Cost of a computation.  */
157 typedef struct
158 {
159   int cost;             /* The runtime cost.  */
160   unsigned complexity;  /* The estimate of the complexity of the code for
161                            the computation (in no concrete units --
162                            complexity field should be larger for more
163                            complex expressions and addressing modes).  */
164 } comp_cost;
165
166 static const comp_cost zero_cost = {0, 0};
167 static const comp_cost infinite_cost = {INFTY, INFTY};
168
169 /* The candidate - cost pair.  */
170 struct cost_pair
171 {
172   struct iv_cand *cand; /* The candidate.  */
173   comp_cost cost;       /* The cost.  */
174   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that have to be
175                            preserved.  */
176   tree value;           /* For final value elimination, the expression for
177                            the final value of the iv.  For iv elimination,
178                            the new bound to compare with.  */
179   enum tree_code comp;  /* For iv elimination, the comparison.  */
180   int inv_expr_id;      /* Loop invariant expression id.  */
181 };
182
183 /* Use.  */
184 struct iv_use
185 {
186   unsigned id;          /* The id of the use.  */
187   enum use_type type;   /* Type of the use.  */
188   struct iv *iv;        /* The induction variable it is based on.  */
189   gimple stmt;          /* Statement in that it occurs.  */
190   tree *op_p;           /* The place where it occurs.  */
191   bitmap related_cands; /* The set of "related" iv candidates, plus the common
192                            important ones.  */
193
194   unsigned n_map_members; /* Number of candidates in the cost_map list.  */
195   struct cost_pair *cost_map;
196                         /* The costs wrto the iv candidates.  */
197
198   struct iv_cand *selected;
199                         /* The selected candidate.  */
200 };
201
202 /* The position where the iv is computed.  */
203 enum iv_position
204 {
205   IP_NORMAL,            /* At the end, just before the exit condition.  */
206   IP_END,               /* At the end of the latch block.  */
207   IP_BEFORE_USE,        /* Immediately before a specific use.  */
208   IP_AFTER_USE,         /* Immediately after a specific use.  */
209   IP_ORIGINAL           /* The original biv.  */
210 };
211
212 /* The induction variable candidate.  */
213 struct iv_cand
214 {
215   unsigned id;          /* The number of the candidate.  */
216   bool important;       /* Whether this is an "important" candidate, i.e. such
217                            that it should be considered by all uses.  */
218   ENUM_BITFIELD(iv_position) pos : 8;   /* Where it is computed.  */
219   gimple incremented_at;/* For original biv, the statement where it is
220                            incremented.  */
221   tree var_before;      /* The variable used for it before increment.  */
222   tree var_after;       /* The variable used for it after increment.  */
223   struct iv *iv;        /* The value of the candidate.  NULL for
224                            "pseudocandidate" used to indicate the possibility
225                            to replace the final value of an iv by direct
226                            computation of the value.  */
227   unsigned cost;        /* Cost of the candidate.  */
228   unsigned cost_step;   /* Cost of the candidate's increment operation.  */
229   struct iv_use *ainc_use; /* For IP_{BEFORE,AFTER}_USE candidates, the place
230                               where it is incremented.  */
231   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that are used in step of the
232                            biv.  */
233 };
234
235 /* Loop invariant expression hashtable entry.  */
236 struct iv_inv_expr_ent
237 {
238   tree expr;
239   int id;
240   hashval_t hash;
241 };
242
243 /* The data used by the induction variable optimizations.  */
244
245 typedef struct iv_use *iv_use_p;
246 DEF_VEC_P(iv_use_p);
247 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_use_p,heap);
248
249 typedef struct iv_cand *iv_cand_p;
250 DEF_VEC_P(iv_cand_p);
251 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_cand_p,heap);
252
253 struct ivopts_data
254 {
255   /* The currently optimized loop.  */
256   struct loop *current_loop;
257
258   /* Numbers of iterations for all exits of the current loop.  */
259   struct pointer_map_t *niters;
260
261   /* Number of registers used in it.  */
262   unsigned regs_used;
263
264   /* The size of version_info array allocated.  */
265   unsigned version_info_size;
266
267   /* The array of information for the ssa names.  */
268   struct version_info *version_info;
269
270   /* The hashtable of loop invariant expressions created
271      by ivopt.  */
272   htab_t inv_expr_tab;
273
274   /* Loop invariant expression id.  */
275   int inv_expr_id;
276
277   /* The bitmap of indices in version_info whose value was changed.  */
278   bitmap relevant;
279
280   /* The uses of induction variables.  */
281   VEC(iv_use_p,heap) *iv_uses;
282
283   /* The candidates.  */
284   VEC(iv_cand_p,heap) *iv_candidates;
285
286   /* A bitmap of important candidates.  */
287   bitmap important_candidates;
288
289   /* The maximum invariant id.  */
290   unsigned max_inv_id;
291
292   /* Whether to consider just related and important candidates when replacing a
293      use.  */
294   bool consider_all_candidates;
295
296   /* Are we optimizing for speed?  */
297   bool speed;
298
299   /* Whether the loop body includes any function calls.  */
300   bool body_includes_call;
301
302   /* Whether the loop body can only be exited via single exit.  */
303   bool loop_single_exit_p;
304 };
305
306 /* An assignment of iv candidates to uses.  */
307
308 struct iv_ca
309 {
310   /* The number of uses covered by the assignment.  */
311   unsigned upto;
312
313   /* Number of uses that cannot be expressed by the candidates in the set.  */
314   unsigned bad_uses;
315
316   /* Candidate assigned to a use, together with the related costs.  */
317   struct cost_pair **cand_for_use;
318
319   /* Number of times each candidate is used.  */
320   unsigned *n_cand_uses;
321
322   /* The candidates used.  */
323   bitmap cands;
324
325   /* The number of candidates in the set.  */
326   unsigned n_cands;
327
328   /* Total number of registers needed.  */
329   unsigned n_regs;
330
331   /* Total cost of expressing uses.  */
332   comp_cost cand_use_cost;
333
334   /* Total cost of candidates.  */
335   unsigned cand_cost;
336
337   /* Number of times each invariant is used.  */
338   unsigned *n_invariant_uses;
339
340   /* The array holding the number of uses of each loop
341      invariant expressions created by ivopt.  */
342   unsigned *used_inv_expr;
343
344   /* The number of created loop invariants.  */
345   unsigned num_used_inv_expr;
346
347   /* Total cost of the assignment.  */
348   comp_cost cost;
349 };
350
351 /* Difference of two iv candidate assignments.  */
352
353 struct iv_ca_delta
354 {
355   /* Changed use.  */
356   struct iv_use *use;
357
358   /* An old assignment (for rollback purposes).  */
359   struct cost_pair *old_cp;
360
361   /* A new assignment.  */
362   struct cost_pair *new_cp;
363
364   /* Next change in the list.  */
365   struct iv_ca_delta *next_change;
366 };
367
368 /* Bound on number of candidates below that all candidates are considered.  */
369
370 #define CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND \
371   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND))
372
373 /* If there are more iv occurrences, we just give up (it is quite unlikely that
374    optimizing such a loop would help, and it would take ages).  */
375
376 #define MAX_CONSIDERED_USES \
377   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_MAX_CONSIDERED_USES))
378
379 /* If there are at most this number of ivs in the set, try removing unnecessary
380    ivs from the set always.  */
381
382 #define ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND \
383   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND))
384
385 /* The list of trees for that the decl_rtl field must be reset is stored
386    here.  */
387
388 static VEC(tree,heap) *decl_rtl_to_reset;
389
390 static comp_cost force_expr_to_var_cost (tree, bool);
391
392 /* Number of uses recorded in DATA.  */
393
394 static inline unsigned
395 n_iv_uses (struct ivopts_data *data)
396 {
397   return VEC_length (iv_use_p, data->iv_uses);
398 }
399
400 /* Ith use recorded in DATA.  */
401
402 static inline struct iv_use *
403 iv_use (struct ivopts_data *data, unsigned i)
404 {
405   return VEC_index (iv_use_p, data->iv_uses, i);
406 }
407
408 /* Number of candidates recorded in DATA.  */
409
410 static inline unsigned
411 n_iv_cands (struct ivopts_data *data)
412 {
413   return VEC_length (iv_cand_p, data->iv_candidates);
414 }
415
416 /* Ith candidate recorded in DATA.  */
417
418 static inline struct iv_cand *
419 iv_cand (struct ivopts_data *data, unsigned i)
420 {
421   return VEC_index (iv_cand_p, data->iv_candidates, i);
422 }
423
424 /* The single loop exit if it dominates the latch, NULL otherwise.  */
425
426 edge
427 single_dom_exit (struct loop *loop)
428 {
429   edge exit = single_exit (loop);
430
431   if (!exit)
432     return NULL;
433
434   if (!just_once_each_iteration_p (loop, exit->src))
435     return NULL;
436
437   return exit;
438 }
439
440 /* Dumps information about the induction variable IV to FILE.  */
441
442 extern void dump_iv (FILE *, struct iv *);
443 void
444 dump_iv (FILE *file, struct iv *iv)
445 {
446   if (iv->ssa_name)
447     {
448       fprintf (file, "ssa name ");
449       print_generic_expr (file, iv->ssa_name, TDF_SLIM);
450       fprintf (file, "\n");
451     }
452
453   fprintf (file, "  type ");
454   print_generic_expr (file, TREE_TYPE (iv->base), TDF_SLIM);
455   fprintf (file, "\n");
456
457   if (iv->step)
458     {
459       fprintf (file, "  base ");
460       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
461       fprintf (file, "\n");
462
463       fprintf (file, "  step ");
464       print_generic_expr (file, iv->step, TDF_SLIM);
465       fprintf (file, "\n");
466     }
467   else
468     {
469       fprintf (file, "  invariant ");
470       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
471       fprintf (file, "\n");
472     }
473
474   if (iv->base_object)
475     {
476       fprintf (file, "  base object ");
477       print_generic_expr (file, iv->base_object, TDF_SLIM);
478       fprintf (file, "\n");
479     }
480
481   if (iv->biv_p)
482     fprintf (file, "  is a biv\n");
483 }
484
485 /* Dumps information about the USE to FILE.  */
486
487 extern void dump_use (FILE *, struct iv_use *);
488 void
489 dump_use (FILE *file, struct iv_use *use)
490 {
491   fprintf (file, "use %d\n", use->id);
492
493   switch (use->type)
494     {
495     case USE_NONLINEAR_EXPR:
496       fprintf (file, "  generic\n");
497       break;
498
499     case USE_ADDRESS:
500       fprintf (file, "  address\n");
501       break;
502
503     case USE_COMPARE:
504       fprintf (file, "  compare\n");
505       break;
506
507     default:
508       gcc_unreachable ();
509     }
510
511   fprintf (file, "  in statement ");
512   print_gimple_stmt (file, use->stmt, 0, 0);
513   fprintf (file, "\n");
514
515   fprintf (file, "  at position ");
516   if (use->op_p)
517     print_generic_expr (file, *use->op_p, TDF_SLIM);
518   fprintf (file, "\n");
519
520   dump_iv (file, use->iv);
521
522   if (use->related_cands)
523     {
524       fprintf (file, "  related candidates ");
525       dump_bitmap (file, use->related_cands);
526     }
527 }
528
529 /* Dumps information about the uses to FILE.  */
530
531 extern void dump_uses (FILE *, struct ivopts_data *);
532 void
533 dump_uses (FILE *file, struct ivopts_data *data)
534 {
535   unsigned i;
536   struct iv_use *use;
537
538   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
539     {
540       use = iv_use (data, i);
541
542       dump_use (file, use);
543       fprintf (file, "\n");
544     }
545 }
546
547 /* Dumps information about induction variable candidate CAND to FILE.  */
548
549 extern void dump_cand (FILE *, struct iv_cand *);
550 void
551 dump_cand (FILE *file, struct iv_cand *cand)
552 {
553   struct iv *iv = cand->iv;
554
555   fprintf (file, "candidate %d%s\n",
556            cand->id, cand->important ? " (important)" : "");
557
558   if (cand->depends_on)
559     {
560       fprintf (file, "  depends on ");
561       dump_bitmap (file, cand->depends_on);
562     }
563
564   if (!iv)
565     {
566       fprintf (file, "  final value replacement\n");
567       return;
568     }
569
570   if (cand->var_before)
571     {
572       fprintf (file, "  var_before ");
573       print_generic_expr (file, cand->var_before, TDF_SLIM);
574       fprintf (file, "\n");
575     }
576   if (cand->var_after)
577     {
578       fprintf (file, "  var_after ");
579       print_generic_expr (file, cand->var_after, TDF_SLIM);
580       fprintf (file, "\n");
581     }
582
583   switch (cand->pos)
584     {
585     case IP_NORMAL:
586       fprintf (file, "  incremented before exit test\n");
587       break;
588
589     case IP_BEFORE_USE:
590       fprintf (file, "  incremented before use %d\n", cand->ainc_use->id);
591       break;
592
593     case IP_AFTER_USE:
594       fprintf (file, "  incremented after use %d\n", cand->ainc_use->id);
595       break;
596
597     case IP_END:
598       fprintf (file, "  incremented at end\n");
599       break;
600
601     case IP_ORIGINAL:
602       fprintf (file, "  original biv\n");
603       break;
604     }
605
606   dump_iv (file, iv);
607 }
608
609 /* Returns the info for ssa version VER.  */
610
611 static inline struct version_info *
612 ver_info (struct ivopts_data *data, unsigned ver)
613 {
614   return data->version_info + ver;
615 }
616
617 /* Returns the info for ssa name NAME.  */
618
619 static inline struct version_info *
620 name_info (struct ivopts_data *data, tree name)
621 {
622   return ver_info (data, SSA_NAME_VERSION (name));
623 }
624
625 /* Returns true if STMT is after the place where the IP_NORMAL ivs will be
626    emitted in LOOP.  */
627
628 static bool
629 stmt_after_ip_normal_pos (struct loop *loop, gimple stmt)
630 {
631   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), sbb = gimple_bb (stmt);
632
633   gcc_assert (bb);
634
635   if (sbb == loop->latch)
636     return true;
637
638   if (sbb != bb)
639     return false;
640
641   return stmt == last_stmt (bb);
642 }
643
644 /* Returns true if STMT if after the place where the original induction
645    variable CAND is incremented.  If TRUE_IF_EQUAL is set, we return true
646    if the positions are identical.  */
647
648 static bool
649 stmt_after_inc_pos (struct iv_cand *cand, gimple stmt, bool true_if_equal)
650 {
651   basic_block cand_bb = gimple_bb (cand->incremented_at);
652   basic_block stmt_bb = gimple_bb (stmt);
653
654   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, stmt_bb, cand_bb))
655     return false;
656
657   if (stmt_bb != cand_bb)
658     return true;
659
660   if (true_if_equal
661       && gimple_uid (stmt) == gimple_uid (cand->incremented_at))
662     return true;
663   return gimple_uid (stmt) > gimple_uid (cand->incremented_at);
664 }
665
666 /* Returns true if STMT if after the place where the induction variable
667    CAND is incremented in LOOP.  */
668
669 static bool
670 stmt_after_increment (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
671 {
672   switch (cand->pos)
673     {
674     case IP_END:
675       return false;
676
677     case IP_NORMAL:
678       return stmt_after_ip_normal_pos (loop, stmt);
679
680     case IP_ORIGINAL:
681     case IP_AFTER_USE:
682       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, false);
683
684     case IP_BEFORE_USE:
685       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, true);
686
687     default:
688       gcc_unreachable ();
689     }
690 }
691
692 /* Returns true if EXP is a ssa name that occurs in an abnormal phi node.  */
693
694 static bool
695 abnormal_ssa_name_p (tree exp)
696 {
697   if (!exp)
698     return false;
699
700   if (TREE_CODE (exp) != SSA_NAME)
701     return false;
702
703   return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (exp) != 0;
704 }
705
706 /* Returns false if BASE or INDEX contains a ssa name that occurs in an
707    abnormal phi node.  Callback for for_each_index.  */
708
709 static bool
710 idx_contains_abnormal_ssa_name_p (tree base, tree *index,
711                                   void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
712 {
713   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
714     {
715       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 2)))
716         return false;
717       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 3)))
718         return false;
719     }
720
721   return !abnormal_ssa_name_p (*index);
722 }
723
724 /* Returns true if EXPR contains a ssa name that occurs in an
725    abnormal phi node.  */
726
727 bool
728 contains_abnormal_ssa_name_p (tree expr)
729 {
730   enum tree_code code;
731   enum tree_code_class codeclass;
732
733   if (!expr)
734     return false;
735
736   code = TREE_CODE (expr);
737   codeclass = TREE_CODE_CLASS (code);
738
739   if (code == SSA_NAME)
740     return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (expr) != 0;
741
742   if (code == INTEGER_CST
743       || is_gimple_min_invariant (expr))
744     return false;
745
746   if (code == ADDR_EXPR)
747     return !for_each_index (&TREE_OPERAND (expr, 0),
748                             idx_contains_abnormal_ssa_name_p,
749                             NULL);
750
751   if (code == COND_EXPR)
752     return contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0))
753       || contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1))
754       || contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 2));
755
756   switch (codeclass)
757     {
758     case tcc_binary:
759     case tcc_comparison:
760       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
761         return true;
762
763       /* Fallthru.  */
764     case tcc_unary:
765       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0)))
766         return true;
767
768       break;
769
770     default:
771       gcc_unreachable ();
772     }
773
774   return false;
775 }
776
777 /*  Returns the structure describing number of iterations determined from
778     EXIT of DATA->current_loop, or NULL if something goes wrong.  */
779
780 static struct tree_niter_desc *
781 niter_for_exit (struct ivopts_data *data, edge exit)
782 {
783   struct tree_niter_desc *desc;
784   void **slot;
785
786   if (!data->niters)
787     {
788       data->niters = pointer_map_create ();
789       slot = NULL;
790     }
791   else
792     slot = pointer_map_contains (data->niters, exit);
793
794   if (!slot)
795     {
796       /* Try to determine number of iterations.  We cannot safely work with ssa
797          names that appear in phi nodes on abnormal edges, so that we do not
798          create overlapping life ranges for them (PR 27283).  */
799       desc = XNEW (struct tree_niter_desc);
800       if (!number_of_iterations_exit (data->current_loop,
801                                       exit, desc, true)
802           || contains_abnormal_ssa_name_p (desc->niter))
803         {
804           XDELETE (desc);
805           desc = NULL;
806         }
807       slot = pointer_map_insert (data->niters, exit);
808       *slot = desc;
809     }
810   else
811     desc = (struct tree_niter_desc *) *slot;
812
813   return desc;
814 }
815
816 /* Returns the structure describing number of iterations determined from
817    single dominating exit of DATA->current_loop, or NULL if something
818    goes wrong.  */
819
820 static struct tree_niter_desc *
821 niter_for_single_dom_exit (struct ivopts_data *data)
822 {
823   edge exit = single_dom_exit (data->current_loop);
824
825   if (!exit)
826     return NULL;
827
828   return niter_for_exit (data, exit);
829 }
830
831 /* Hash table equality function for expressions.  */
832
833 static int
834 htab_inv_expr_eq (const void *ent1, const void *ent2)
835 {
836   const struct iv_inv_expr_ent *expr1 =
837       (const struct iv_inv_expr_ent *)ent1;
838   const struct iv_inv_expr_ent *expr2 =
839       (const struct iv_inv_expr_ent *)ent2;
840
841   return expr1->hash == expr2->hash
842          && operand_equal_p (expr1->expr, expr2->expr, 0);
843 }
844
845 /* Hash function for loop invariant expressions.  */
846
847 static hashval_t
848 htab_inv_expr_hash (const void *ent)
849 {
850   const struct iv_inv_expr_ent *expr =
851       (const struct iv_inv_expr_ent *)ent;
852   return expr->hash;
853 }
854
855 /* Initializes data structures used by the iv optimization pass, stored
856    in DATA.  */
857
858 static void
859 tree_ssa_iv_optimize_init (struct ivopts_data *data)
860 {
861   data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
862   data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
863   data->relevant = BITMAP_ALLOC (NULL);
864   data->important_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
865   data->max_inv_id = 0;
866   data->niters = NULL;
867   data->iv_uses = VEC_alloc (iv_use_p, heap, 20);
868   data->iv_candidates = VEC_alloc (iv_cand_p, heap, 20);
869   data->inv_expr_tab = htab_create (10, htab_inv_expr_hash,
870                                     htab_inv_expr_eq, free);
871   data->inv_expr_id = 0;
872   decl_rtl_to_reset = VEC_alloc (tree, heap, 20);
873 }
874
875 /* Returns a memory object to that EXPR points.  In case we are able to
876    determine that it does not point to any such object, NULL is returned.  */
877
878 static tree
879 determine_base_object (tree expr)
880 {
881   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
882   tree base, obj;
883
884   /* If this is a pointer casted to any type, we need to determine
885      the base object for the pointer; so handle conversions before
886      throwing away non-pointer expressions.  */
887   if (CONVERT_EXPR_P (expr))
888     return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
889
890   if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (expr)))
891     return NULL_TREE;
892
893   switch (code)
894     {
895     case INTEGER_CST:
896       return NULL_TREE;
897
898     case ADDR_EXPR:
899       obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
900       base = get_base_address (obj);
901
902       if (!base)
903         return expr;
904
905       if (TREE_CODE (base) == MEM_REF)
906         return determine_base_object (TREE_OPERAND (base, 0));
907
908       return fold_convert (ptr_type_node,
909                            build_fold_addr_expr (base));
910
911     case POINTER_PLUS_EXPR:
912       return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
913
914     case PLUS_EXPR:
915     case MINUS_EXPR:
916       /* Pointer addition is done solely using POINTER_PLUS_EXPR.  */
917       gcc_unreachable ();
918
919     default:
920       return fold_convert (ptr_type_node, expr);
921     }
922 }
923
924 /* Allocates an induction variable with given initial value BASE and step STEP
925    for loop LOOP.  */
926
927 static struct iv *
928 alloc_iv (tree base, tree step)
929 {
930   struct iv *iv = XCNEW (struct iv);
931   gcc_assert (step != NULL_TREE);
932
933   iv->base = base;
934   iv->base_object = determine_base_object (base);
935   iv->step = step;
936   iv->biv_p = false;
937   iv->have_use_for = false;
938   iv->use_id = 0;
939   iv->ssa_name = NULL_TREE;
940
941   return iv;
942 }
943
944 /* Sets STEP and BASE for induction variable IV.  */
945
946 static void
947 set_iv (struct ivopts_data *data, tree iv, tree base, tree step)
948 {
949   struct version_info *info = name_info (data, iv);
950
951   gcc_assert (!info->iv);
952
953   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (iv));
954   info->iv = alloc_iv (base, step);
955   info->iv->ssa_name = iv;
956 }
957
958 /* Finds induction variable declaration for VAR.  */
959
960 static struct iv *
961 get_iv (struct ivopts_data *data, tree var)
962 {
963   basic_block bb;
964   tree type = TREE_TYPE (var);
965
966   if (!POINTER_TYPE_P (type)
967       && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
968     return NULL;
969
970   if (!name_info (data, var)->iv)
971     {
972       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
973
974       if (!bb
975           || !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
976         set_iv (data, var, var, build_int_cst (type, 0));
977     }
978
979   return name_info (data, var)->iv;
980 }
981
982 /* Determines the step of a biv defined in PHI.  Returns NULL if PHI does
983    not define a simple affine biv with nonzero step.  */
984
985 static tree
986 determine_biv_step (gimple phi)
987 {
988   struct loop *loop = gimple_bb (phi)->loop_father;
989   tree name = PHI_RESULT (phi);
990   affine_iv iv;
991
992   if (!is_gimple_reg (name))
993     return NULL_TREE;
994
995   if (!simple_iv (loop, loop, name, &iv, true))
996     return NULL_TREE;
997
998   return integer_zerop (iv.step) ? NULL_TREE : iv.step;
999 }
1000
1001 /* Finds basic ivs.  */
1002
1003 static bool
1004 find_bivs (struct ivopts_data *data)
1005 {
1006   gimple phi;
1007   tree step, type, base;
1008   bool found = false;
1009   struct loop *loop = data->current_loop;
1010   gimple_stmt_iterator psi;
1011
1012   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1013     {
1014       phi = gsi_stmt (psi);
1015
1016       if (SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (PHI_RESULT (phi)))
1017         continue;
1018
1019       step = determine_biv_step (phi);
1020       if (!step)
1021         continue;
1022
1023       base = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1024       base = expand_simple_operations (base);
1025       if (contains_abnormal_ssa_name_p (base)
1026           || contains_abnormal_ssa_name_p (step))
1027         continue;
1028
1029       type = TREE_TYPE (PHI_RESULT (phi));
1030       base = fold_convert (type, base);
1031       if (step)
1032         {
1033           if (POINTER_TYPE_P (type))
1034             step = convert_to_ptrofftype (step);
1035           else
1036             step = fold_convert (type, step);
1037         }
1038
1039       set_iv (data, PHI_RESULT (phi), base, step);
1040       found = true;
1041     }
1042
1043   return found;
1044 }
1045
1046 /* Marks basic ivs.  */
1047
1048 static void
1049 mark_bivs (struct ivopts_data *data)
1050 {
1051   gimple phi;
1052   tree var;
1053   struct iv *iv, *incr_iv;
1054   struct loop *loop = data->current_loop;
1055   basic_block incr_bb;
1056   gimple_stmt_iterator psi;
1057
1058   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1059     {
1060       phi = gsi_stmt (psi);
1061
1062       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (phi));
1063       if (!iv)
1064         continue;
1065
1066       var = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
1067       incr_iv = get_iv (data, var);
1068       if (!incr_iv)
1069         continue;
1070
1071       /* If the increment is in the subloop, ignore it.  */
1072       incr_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1073       if (incr_bb->loop_father != data->current_loop
1074           || (incr_bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP))
1075         continue;
1076
1077       iv->biv_p = true;
1078       incr_iv->biv_p = true;
1079     }
1080 }
1081
1082 /* Checks whether STMT defines a linear induction variable and stores its
1083    parameters to IV.  */
1084
1085 static bool
1086 find_givs_in_stmt_scev (struct ivopts_data *data, gimple stmt, affine_iv *iv)
1087 {
1088   tree lhs;
1089   struct loop *loop = data->current_loop;
1090
1091   iv->base = NULL_TREE;
1092   iv->step = NULL_TREE;
1093
1094   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1095     return false;
1096
1097   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1098   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1099     return false;
1100
1101   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), lhs, iv, true))
1102     return false;
1103   iv->base = expand_simple_operations (iv->base);
1104
1105   if (contains_abnormal_ssa_name_p (iv->base)
1106       || contains_abnormal_ssa_name_p (iv->step))
1107     return false;
1108
1109   /* If STMT could throw, then do not consider STMT as defining a GIV.  
1110      While this will suppress optimizations, we can not safely delete this
1111      GIV and associated statements, even if it appears it is not used.  */
1112   if (stmt_could_throw_p (stmt))
1113     return false;
1114
1115   return true;
1116 }
1117
1118 /* Finds general ivs in statement STMT.  */
1119
1120 static void
1121 find_givs_in_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1122 {
1123   affine_iv iv;
1124
1125   if (!find_givs_in_stmt_scev (data, stmt, &iv))
1126     return;
1127
1128   set_iv (data, gimple_assign_lhs (stmt), iv.base, iv.step);
1129 }
1130
1131 /* Finds general ivs in basic block BB.  */
1132
1133 static void
1134 find_givs_in_bb (struct ivopts_data *data, basic_block bb)
1135 {
1136   gimple_stmt_iterator bsi;
1137
1138   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1139     find_givs_in_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1140 }
1141
1142 /* Finds general ivs.  */
1143
1144 static void
1145 find_givs (struct ivopts_data *data)
1146 {
1147   struct loop *loop = data->current_loop;
1148   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1149   unsigned i;
1150
1151   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1152     find_givs_in_bb (data, body[i]);
1153   free (body);
1154 }
1155
1156 /* For each ssa name defined in LOOP determines whether it is an induction
1157    variable and if so, its initial value and step.  */
1158
1159 static bool
1160 find_induction_variables (struct ivopts_data *data)
1161 {
1162   unsigned i;
1163   bitmap_iterator bi;
1164
1165   if (!find_bivs (data))
1166     return false;
1167
1168   find_givs (data);
1169   mark_bivs (data);
1170
1171   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1172     {
1173       struct tree_niter_desc *niter = niter_for_single_dom_exit (data);
1174
1175       if (niter)
1176         {
1177           fprintf (dump_file, "  number of iterations ");
1178           print_generic_expr (dump_file, niter->niter, TDF_SLIM);
1179           if (!integer_zerop (niter->may_be_zero))
1180             {
1181               fprintf (dump_file, "; zero if ");
1182               print_generic_expr (dump_file, niter->may_be_zero, TDF_SLIM);
1183             }
1184           fprintf (dump_file, "\n\n");
1185         };
1186
1187       fprintf (dump_file, "Induction variables:\n\n");
1188
1189       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1190         {
1191           if (ver_info (data, i)->iv)
1192             dump_iv (dump_file, ver_info (data, i)->iv);
1193         }
1194     }
1195
1196   return true;
1197 }
1198
1199 /* Records a use of type USE_TYPE at *USE_P in STMT whose value is IV.  */
1200
1201 static struct iv_use *
1202 record_use (struct ivopts_data *data, tree *use_p, struct iv *iv,
1203             gimple stmt, enum use_type use_type)
1204 {
1205   struct iv_use *use = XCNEW (struct iv_use);
1206
1207   use->id = n_iv_uses (data);
1208   use->type = use_type;
1209   use->iv = iv;
1210   use->stmt = stmt;
1211   use->op_p = use_p;
1212   use->related_cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
1213
1214   /* To avoid showing ssa name in the dumps, if it was not reset by the
1215      caller.  */
1216   iv->ssa_name = NULL_TREE;
1217
1218   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1219     dump_use (dump_file, use);
1220
1221   VEC_safe_push (iv_use_p, heap, data->iv_uses, use);
1222
1223   return use;
1224 }
1225
1226 /* Checks whether OP is a loop-level invariant and if so, records it.
1227    NONLINEAR_USE is true if the invariant is used in a way we do not
1228    handle specially.  */
1229
1230 static void
1231 record_invariant (struct ivopts_data *data, tree op, bool nonlinear_use)
1232 {
1233   basic_block bb;
1234   struct version_info *info;
1235
1236   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME
1237       || !is_gimple_reg (op))
1238     return;
1239
1240   bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (op));
1241   if (bb
1242       && flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
1243     return;
1244
1245   info = name_info (data, op);
1246   info->name = op;
1247   info->has_nonlin_use |= nonlinear_use;
1248   if (!info->inv_id)
1249     info->inv_id = ++data->max_inv_id;
1250   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (op));
1251 }
1252
1253 /* Checks whether the use OP is interesting and if so, records it.  */
1254
1255 static struct iv_use *
1256 find_interesting_uses_op (struct ivopts_data *data, tree op)
1257 {
1258   struct iv *iv;
1259   struct iv *civ;
1260   gimple stmt;
1261   struct iv_use *use;
1262
1263   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1264     return NULL;
1265
1266   iv = get_iv (data, op);
1267   if (!iv)
1268     return NULL;
1269
1270   if (iv->have_use_for)
1271     {
1272       use = iv_use (data, iv->use_id);
1273
1274       gcc_assert (use->type == USE_NONLINEAR_EXPR);
1275       return use;
1276     }
1277
1278   if (integer_zerop (iv->step))
1279     {
1280       record_invariant (data, op, true);
1281       return NULL;
1282     }
1283   iv->have_use_for = true;
1284
1285   civ = XNEW (struct iv);
1286   *civ = *iv;
1287
1288   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1289   gcc_assert (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1290               || is_gimple_assign (stmt));
1291
1292   use = record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_NONLINEAR_EXPR);
1293   iv->use_id = use->id;
1294
1295   return use;
1296 }
1297
1298 /* Given a condition in statement STMT, checks whether it is a compare
1299    of an induction variable and an invariant.  If this is the case,
1300    CONTROL_VAR is set to location of the iv, BOUND to the location of
1301    the invariant, IV_VAR and IV_BOUND are set to the corresponding
1302    induction variable descriptions, and true is returned.  If this is not
1303    the case, CONTROL_VAR and BOUND are set to the arguments of the
1304    condition and false is returned.  */
1305
1306 static bool
1307 extract_cond_operands (struct ivopts_data *data, gimple stmt,
1308                        tree **control_var, tree **bound,
1309                        struct iv **iv_var, struct iv **iv_bound)
1310 {
1311   /* The objects returned when COND has constant operands.  */
1312   static struct iv const_iv;
1313   static tree zero;
1314   tree *op0 = &zero, *op1 = &zero, *tmp_op;
1315   struct iv *iv0 = &const_iv, *iv1 = &const_iv, *tmp_iv;
1316   bool ret = false;
1317
1318   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1319     {
1320       op0 = gimple_cond_lhs_ptr (stmt);
1321       op1 = gimple_cond_rhs_ptr (stmt);
1322     }
1323   else
1324     {
1325       op0 = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1326       op1 = gimple_assign_rhs2_ptr (stmt);
1327     }
1328
1329   zero = integer_zero_node;
1330   const_iv.step = integer_zero_node;
1331
1332   if (TREE_CODE (*op0) == SSA_NAME)
1333     iv0 = get_iv (data, *op0);
1334   if (TREE_CODE (*op1) == SSA_NAME)
1335     iv1 = get_iv (data, *op1);
1336
1337   /* Exactly one of the compared values must be an iv, and the other one must
1338      be an invariant.  */
1339   if (!iv0 || !iv1)
1340     goto end;
1341
1342   if (integer_zerop (iv0->step))
1343     {
1344       /* Control variable may be on the other side.  */
1345       tmp_op = op0; op0 = op1; op1 = tmp_op;
1346       tmp_iv = iv0; iv0 = iv1; iv1 = tmp_iv;
1347     }
1348   ret = !integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step);
1349
1350 end:
1351   if (control_var)
1352     *control_var = op0;;
1353   if (iv_var)
1354     *iv_var = iv0;;
1355   if (bound)
1356     *bound = op1;
1357   if (iv_bound)
1358     *iv_bound = iv1;
1359
1360   return ret;
1361 }
1362
1363 /* Checks whether the condition in STMT is interesting and if so,
1364    records it.  */
1365
1366 static void
1367 find_interesting_uses_cond (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1368 {
1369   tree *var_p, *bound_p;
1370   struct iv *var_iv, *civ;
1371
1372   if (!extract_cond_operands (data, stmt, &var_p, &bound_p, &var_iv, NULL))
1373     {
1374       find_interesting_uses_op (data, *var_p);
1375       find_interesting_uses_op (data, *bound_p);
1376       return;
1377     }
1378
1379   civ = XNEW (struct iv);
1380   *civ = *var_iv;
1381   record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_COMPARE);
1382 }
1383
1384 /* Returns true if expression EXPR is obviously invariant in LOOP,
1385    i.e. if all its operands are defined outside of the LOOP.  LOOP
1386    should not be the function body.  */
1387
1388 bool
1389 expr_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, tree expr)
1390 {
1391   basic_block def_bb;
1392   unsigned i, len;
1393
1394   gcc_assert (loop_depth (loop) > 0);
1395
1396   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1397     return true;
1398
1399   if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
1400     {
1401       def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (expr));
1402       if (def_bb
1403           && flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1404         return false;
1405
1406       return true;
1407     }
1408
1409   if (!EXPR_P (expr))
1410     return false;
1411
1412   len = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1413   for (i = 0; i < len; i++)
1414     if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (expr, i)))
1415       return false;
1416
1417   return true;
1418 }
1419
1420 /* Returns true if statement STMT is obviously invariant in LOOP,
1421    i.e. if all its operands on the RHS are defined outside of the LOOP.
1422    LOOP should not be the function body.  */
1423
1424 bool
1425 stmt_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, gimple stmt)
1426 {
1427   unsigned i;
1428   tree lhs;
1429
1430   gcc_assert (loop_depth (loop) > 0);
1431
1432   lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1433   for (i = 0; i < gimple_num_ops (stmt); i++)
1434     {
1435       tree op = gimple_op (stmt, i);
1436       if (op != lhs && !expr_invariant_in_loop_p (loop, op))
1437         return false;
1438     }
1439
1440   return true;
1441 }
1442
1443 /* Cumulates the steps of indices into DATA and replaces their values with the
1444    initial ones.  Returns false when the value of the index cannot be determined.
1445    Callback for for_each_index.  */
1446
1447 struct ifs_ivopts_data
1448 {
1449   struct ivopts_data *ivopts_data;
1450   gimple stmt;
1451   tree step;
1452 };
1453
1454 static bool
1455 idx_find_step (tree base, tree *idx, void *data)
1456 {
1457   struct ifs_ivopts_data *dta = (struct ifs_ivopts_data *) data;
1458   struct iv *iv;
1459   tree step, iv_base, iv_step, lbound, off;
1460   struct loop *loop = dta->ivopts_data->current_loop;
1461
1462   /* If base is a component ref, require that the offset of the reference
1463      be invariant.  */
1464   if (TREE_CODE (base) == COMPONENT_REF)
1465     {
1466       off = component_ref_field_offset (base);
1467       return expr_invariant_in_loop_p (loop, off);
1468     }
1469
1470   /* If base is array, first check whether we will be able to move the
1471      reference out of the loop (in order to take its address in strength
1472      reduction).  In order for this to work we need both lower bound
1473      and step to be loop invariants.  */
1474   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1475     {
1476       /* Moreover, for a range, the size needs to be invariant as well.  */
1477       if (TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF
1478           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TYPE_SIZE (TREE_TYPE (base))))
1479         return false;
1480
1481       step = array_ref_element_size (base);
1482       lbound = array_ref_low_bound (base);
1483
1484       if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, step)
1485           || !expr_invariant_in_loop_p (loop, lbound))
1486         return false;
1487     }
1488
1489   if (TREE_CODE (*idx) != SSA_NAME)
1490     return true;
1491
1492   iv = get_iv (dta->ivopts_data, *idx);
1493   if (!iv)
1494     return false;
1495
1496   /* XXX  We produce for a base of *D42 with iv->base being &x[0]
1497           *&x[0], which is not folded and does not trigger the
1498           ARRAY_REF path below.  */
1499   *idx = iv->base;
1500
1501   if (integer_zerop (iv->step))
1502     return true;
1503
1504   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1505     {
1506       step = array_ref_element_size (base);
1507
1508       /* We only handle addresses whose step is an integer constant.  */
1509       if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
1510         return false;
1511     }
1512   else
1513     /* The step for pointer arithmetics already is 1 byte.  */
1514     step = size_one_node;
1515
1516   iv_base = iv->base;
1517   iv_step = iv->step;
1518   if (!convert_affine_scev (dta->ivopts_data->current_loop,
1519                             sizetype, &iv_base, &iv_step, dta->stmt,
1520                             false))
1521     {
1522       /* The index might wrap.  */
1523       return false;
1524     }
1525
1526   step = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, step, iv_step);
1527   dta->step = fold_build2 (PLUS_EXPR, sizetype, dta->step, step);
1528
1529   return true;
1530 }
1531
1532 /* Records use in index IDX.  Callback for for_each_index.  Ivopts data
1533    object is passed to it in DATA.  */
1534
1535 static bool
1536 idx_record_use (tree base, tree *idx,
1537                 void *vdata)
1538 {
1539   struct ivopts_data *data = (struct ivopts_data *) vdata;
1540   find_interesting_uses_op (data, *idx);
1541   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1542     {
1543       find_interesting_uses_op (data, array_ref_element_size (base));
1544       find_interesting_uses_op (data, array_ref_low_bound (base));
1545     }
1546   return true;
1547 }
1548
1549 /* If we can prove that TOP = cst * BOT for some constant cst,
1550    store cst to MUL and return true.  Otherwise return false.
1551    The returned value is always sign-extended, regardless of the
1552    signedness of TOP and BOT.  */
1553
1554 static bool
1555 constant_multiple_of (tree top, tree bot, double_int *mul)
1556 {
1557   tree mby;
1558   enum tree_code code;
1559   double_int res, p0, p1;
1560   unsigned precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (top));
1561
1562   STRIP_NOPS (top);
1563   STRIP_NOPS (bot);
1564
1565   if (operand_equal_p (top, bot, 0))
1566     {
1567       *mul = double_int_one;
1568       return true;
1569     }
1570
1571   code = TREE_CODE (top);
1572   switch (code)
1573     {
1574     case MULT_EXPR:
1575       mby = TREE_OPERAND (top, 1);
1576       if (TREE_CODE (mby) != INTEGER_CST)
1577         return false;
1578
1579       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &res))
1580         return false;
1581
1582       *mul = double_int_sext (double_int_mul (res, tree_to_double_int (mby)),
1583                               precision);
1584       return true;
1585
1586     case PLUS_EXPR:
1587     case MINUS_EXPR:
1588       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &p0)
1589           || !constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 1), bot, &p1))
1590         return false;
1591
1592       if (code == MINUS_EXPR)
1593         p1 = double_int_neg (p1);
1594       *mul = double_int_sext (double_int_add (p0, p1), precision);
1595       return true;
1596
1597     case INTEGER_CST:
1598       if (TREE_CODE (bot) != INTEGER_CST)
1599         return false;
1600
1601       p0 = double_int_sext (tree_to_double_int (top), precision);
1602       p1 = double_int_sext (tree_to_double_int (bot), precision);
1603       if (double_int_zero_p (p1))
1604         return false;
1605       *mul = double_int_sext (double_int_sdivmod (p0, p1, FLOOR_DIV_EXPR, &res),
1606                               precision);
1607       return double_int_zero_p (res);
1608
1609     default:
1610       return false;
1611     }
1612 }
1613
1614 /* Returns true if memory reference REF with step STEP may be unaligned.  */
1615
1616 static bool
1617 may_be_unaligned_p (tree ref, tree step)
1618 {
1619   tree base;
1620   tree base_type;
1621   HOST_WIDE_INT bitsize;
1622   HOST_WIDE_INT bitpos;
1623   tree toffset;
1624   enum machine_mode mode;
1625   int unsignedp, volatilep;
1626   unsigned base_align;
1627
1628   /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the target,
1629      thus they are not misaligned.  */
1630   if (TREE_CODE (ref) == TARGET_MEM_REF)
1631     return false;
1632
1633   /* The test below is basically copy of what expr.c:normal_inner_ref
1634      does to check whether the object must be loaded by parts when
1635      STRICT_ALIGNMENT is true.  */
1636   base = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
1637                               &unsignedp, &volatilep, true);
1638   base_type = TREE_TYPE (base);
1639   base_align = get_object_alignment (base);
1640   base_align = MAX (base_align, TYPE_ALIGN (base_type));
1641
1642   if (mode != BLKmode)
1643     {
1644       unsigned mode_align = GET_MODE_ALIGNMENT (mode);
1645
1646       if (base_align < mode_align
1647           || (bitpos % mode_align) != 0
1648           || (bitpos % BITS_PER_UNIT) != 0)
1649         return true;
1650
1651       if (toffset
1652           && (highest_pow2_factor (toffset) * BITS_PER_UNIT) < mode_align)
1653         return true;
1654
1655       if ((highest_pow2_factor (step) * BITS_PER_UNIT) < mode_align)
1656         return true;
1657     }
1658
1659   return false;
1660 }
1661
1662 /* Return true if EXPR may be non-addressable.   */
1663
1664 bool
1665 may_be_nonaddressable_p (tree expr)
1666 {
1667   switch (TREE_CODE (expr))
1668     {
1669     case TARGET_MEM_REF:
1670       /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the
1671          target, thus they are always addressable.  */
1672       return false;
1673
1674     case COMPONENT_REF:
1675       return DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (expr, 1))
1676              || may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1677
1678     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1679       /* This kind of view-conversions may wrap non-addressable objects
1680          and make them look addressable.  After some processing the
1681          non-addressability may be uncovered again, causing ADDR_EXPRs
1682          of inappropriate objects to be built.  */
1683       if (is_gimple_reg (TREE_OPERAND (expr, 0))
1684           || !is_gimple_addressable (TREE_OPERAND (expr, 0)))
1685         return true;
1686
1687       /* ... fall through ... */
1688
1689     case ARRAY_REF:
1690     case ARRAY_RANGE_REF:
1691       return may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1692
1693     CASE_CONVERT:
1694       return true;
1695
1696     default:
1697       break;
1698     }
1699
1700   return false;
1701 }
1702
1703 /* Finds addresses in *OP_P inside STMT.  */
1704
1705 static void
1706 find_interesting_uses_address (struct ivopts_data *data, gimple stmt, tree *op_p)
1707 {
1708   tree base = *op_p, step = size_zero_node;
1709   struct iv *civ;
1710   struct ifs_ivopts_data ifs_ivopts_data;
1711
1712   /* Do not play with volatile memory references.  A bit too conservative,
1713      perhaps, but safe.  */
1714   if (gimple_has_volatile_ops (stmt))
1715     goto fail;
1716
1717   /* Ignore bitfields for now.  Not really something terribly complicated
1718      to handle.  TODO.  */
1719   if (TREE_CODE (base) == BIT_FIELD_REF)
1720     goto fail;
1721
1722   base = unshare_expr (base);
1723
1724   if (TREE_CODE (base) == TARGET_MEM_REF)
1725     {
1726       tree type = build_pointer_type (TREE_TYPE (base));
1727       tree astep;
1728
1729       if (TMR_BASE (base)
1730           && TREE_CODE (TMR_BASE (base)) == SSA_NAME)
1731         {
1732           civ = get_iv (data, TMR_BASE (base));
1733           if (!civ)
1734             goto fail;
1735
1736           TMR_BASE (base) = civ->base;
1737           step = civ->step;
1738         }
1739       if (TMR_INDEX2 (base)
1740           && TREE_CODE (TMR_INDEX2 (base)) == SSA_NAME)
1741         {
1742           civ = get_iv (data, TMR_INDEX2 (base));
1743           if (!civ)
1744             goto fail;
1745
1746           TMR_INDEX2 (base) = civ->base;
1747           step = civ->step;
1748         }
1749       if (TMR_INDEX (base)
1750           && TREE_CODE (TMR_INDEX (base)) == SSA_NAME)
1751         {
1752           civ = get_iv (data, TMR_INDEX (base));
1753           if (!civ)
1754             goto fail;
1755
1756           TMR_INDEX (base) = civ->base;
1757           astep = civ->step;
1758
1759           if (astep)
1760             {
1761               if (TMR_STEP (base))
1762                 astep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, TMR_STEP (base), astep);
1763
1764               step = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, step, astep);
1765             }
1766         }
1767
1768       if (integer_zerop (step))
1769         goto fail;
1770       base = tree_mem_ref_addr (type, base);
1771     }
1772   else
1773     {
1774       ifs_ivopts_data.ivopts_data = data;
1775       ifs_ivopts_data.stmt = stmt;
1776       ifs_ivopts_data.step = size_zero_node;
1777       if (!for_each_index (&base, idx_find_step, &ifs_ivopts_data)
1778           || integer_zerop (ifs_ivopts_data.step))
1779         goto fail;
1780       step = ifs_ivopts_data.step;
1781
1782       /* Check that the base expression is addressable.  This needs
1783          to be done after substituting bases of IVs into it.  */
1784       if (may_be_nonaddressable_p (base))
1785         goto fail;
1786
1787       /* Moreover, on strict alignment platforms, check that it is
1788          sufficiently aligned.  */
1789       if (STRICT_ALIGNMENT && may_be_unaligned_p (base, step))
1790         goto fail;
1791
1792       base = build_fold_addr_expr (base);
1793
1794       /* Substituting bases of IVs into the base expression might
1795          have caused folding opportunities.  */
1796       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
1797         {
1798           tree *ref = &TREE_OPERAND (base, 0);
1799           while (handled_component_p (*ref))
1800             ref = &TREE_OPERAND (*ref, 0);
1801           if (TREE_CODE (*ref) == MEM_REF)
1802             {
1803               tree tem = fold_binary (MEM_REF, TREE_TYPE (*ref),
1804                                       TREE_OPERAND (*ref, 0),
1805                                       TREE_OPERAND (*ref, 1));
1806               if (tem)
1807                 *ref = tem;
1808             }
1809         }
1810     }
1811
1812   civ = alloc_iv (base, step);
1813   record_use (data, op_p, civ, stmt, USE_ADDRESS);
1814   return;
1815
1816 fail:
1817   for_each_index (op_p, idx_record_use, data);
1818 }
1819
1820 /* Finds and records invariants used in STMT.  */
1821
1822 static void
1823 find_invariants_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1824 {
1825   ssa_op_iter iter;
1826   use_operand_p use_p;
1827   tree op;
1828
1829   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1830     {
1831       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1832       record_invariant (data, op, false);
1833     }
1834 }
1835
1836 /* Finds interesting uses of induction variables in the statement STMT.  */
1837
1838 static void
1839 find_interesting_uses_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1840 {
1841   struct iv *iv;
1842   tree op, *lhs, *rhs;
1843   ssa_op_iter iter;
1844   use_operand_p use_p;
1845   enum tree_code code;
1846
1847   find_invariants_stmt (data, stmt);
1848
1849   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1850     {
1851       find_interesting_uses_cond (data, stmt);
1852       return;
1853     }
1854
1855   if (is_gimple_assign (stmt))
1856     {
1857       lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
1858       rhs = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1859
1860       if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME)
1861         {
1862           /* If the statement defines an induction variable, the uses are not
1863              interesting by themselves.  */
1864
1865           iv = get_iv (data, *lhs);
1866
1867           if (iv && !integer_zerop (iv->step))
1868             return;
1869         }
1870
1871       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1872       if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS
1873           && (REFERENCE_CLASS_P (*rhs)
1874               || is_gimple_val (*rhs)))
1875         {
1876           if (REFERENCE_CLASS_P (*rhs))
1877             find_interesting_uses_address (data, stmt, rhs);
1878           else
1879             find_interesting_uses_op (data, *rhs);
1880
1881           if (REFERENCE_CLASS_P (*lhs))
1882             find_interesting_uses_address (data, stmt, lhs);
1883           return;
1884         }
1885       else if (TREE_CODE_CLASS (code) == tcc_comparison)
1886         {
1887           find_interesting_uses_cond (data, stmt);
1888           return;
1889         }
1890
1891       /* TODO -- we should also handle address uses of type
1892
1893          memory = call (whatever);
1894
1895          and
1896
1897          call (memory).  */
1898     }
1899
1900   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1901       && gimple_bb (stmt) == data->current_loop->header)
1902     {
1903       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (stmt));
1904
1905       if (iv && !integer_zerop (iv->step))
1906         return;
1907     }
1908
1909   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1910     {
1911       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1912
1913       if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1914         continue;
1915
1916       iv = get_iv (data, op);
1917       if (!iv)
1918         continue;
1919
1920       find_interesting_uses_op (data, op);
1921     }
1922 }
1923
1924 /* Finds interesting uses of induction variables outside of loops
1925    on loop exit edge EXIT.  */
1926
1927 static void
1928 find_interesting_uses_outside (struct ivopts_data *data, edge exit)
1929 {
1930   gimple phi;
1931   gimple_stmt_iterator psi;
1932   tree def;
1933
1934   for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1935     {
1936       phi = gsi_stmt (psi);
1937       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
1938       if (is_gimple_reg (def))
1939         find_interesting_uses_op (data, def);
1940     }
1941 }
1942
1943 /* Finds uses of the induction variables that are interesting.  */
1944
1945 static void
1946 find_interesting_uses (struct ivopts_data *data)
1947 {
1948   basic_block bb;
1949   gimple_stmt_iterator bsi;
1950   basic_block *body = get_loop_body (data->current_loop);
1951   unsigned i;
1952   struct version_info *info;
1953   edge e;
1954
1955   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1956     fprintf (dump_file, "Uses:\n\n");
1957
1958   for (i = 0; i < data->current_loop->num_nodes; i++)
1959     {
1960       edge_iterator ei;
1961       bb = body[i];
1962
1963       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1964         if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1965             && !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, e->dest))
1966           find_interesting_uses_outside (data, e);
1967
1968       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1969         find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1970       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1971         if (!is_gimple_debug (gsi_stmt (bsi)))
1972           find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1973     }
1974
1975   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1976     {
1977       bitmap_iterator bi;
1978
1979       fprintf (dump_file, "\n");
1980
1981       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1982         {
1983           info = ver_info (data, i);
1984           if (info->inv_id)
1985             {
1986               fprintf (dump_file, "  ");
1987               print_generic_expr (dump_file, info->name, TDF_SLIM);
1988               fprintf (dump_file, " is invariant (%d)%s\n",
1989                        info->inv_id, info->has_nonlin_use ? "" : ", eliminable");
1990             }
1991         }
1992
1993       fprintf (dump_file, "\n");
1994     }
1995
1996   free (body);
1997 }
1998
1999 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  If INSIDE_ADDR
2000    is true, assume we are inside an address.  If TOP_COMPREF is true, assume
2001    we are at the top-level of the processed address.  */
2002
2003 static tree
2004 strip_offset_1 (tree expr, bool inside_addr, bool top_compref,
2005                 unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
2006 {
2007   tree op0 = NULL_TREE, op1 = NULL_TREE, tmp, step;
2008   enum tree_code code;
2009   tree type, orig_type = TREE_TYPE (expr);
2010   unsigned HOST_WIDE_INT off0, off1, st;
2011   tree orig_expr = expr;
2012
2013   STRIP_NOPS (expr);
2014
2015   type = TREE_TYPE (expr);
2016   code = TREE_CODE (expr);
2017   *offset = 0;
2018
2019   switch (code)
2020     {
2021     case INTEGER_CST:
2022       if (!cst_and_fits_in_hwi (expr)
2023           || integer_zerop (expr))
2024         return orig_expr;
2025
2026       *offset = int_cst_value (expr);
2027       return build_int_cst (orig_type, 0);
2028
2029     case POINTER_PLUS_EXPR:
2030     case PLUS_EXPR:
2031     case MINUS_EXPR:
2032       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2033       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2034
2035       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
2036       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
2037
2038       *offset = (code == MINUS_EXPR ? off0 - off1 : off0 + off1);
2039       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
2040           && op1 == TREE_OPERAND (expr, 1))
2041         return orig_expr;
2042
2043       if (integer_zerop (op1))
2044         expr = op0;
2045       else if (integer_zerop (op0))
2046         {
2047           if (code == MINUS_EXPR)
2048             expr = fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, op1);
2049           else
2050             expr = op1;
2051         }
2052       else
2053         expr = fold_build2 (code, type, op0, op1);
2054
2055       return fold_convert (orig_type, expr);
2056
2057     case MULT_EXPR:
2058       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2059       if (!cst_and_fits_in_hwi (op1))
2060         return orig_expr;
2061
2062       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2063       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
2064       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
2065         return orig_expr;
2066
2067       *offset = off0 * int_cst_value (op1);
2068       if (integer_zerop (op0))
2069         expr = op0;
2070       else
2071         expr = fold_build2 (MULT_EXPR, type, op0, op1);
2072
2073       return fold_convert (orig_type, expr);
2074
2075     case ARRAY_REF:
2076     case ARRAY_RANGE_REF:
2077       if (!inside_addr)
2078         return orig_expr;
2079
2080       step = array_ref_element_size (expr);
2081       if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
2082         break;
2083
2084       st = int_cst_value (step);
2085       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2086       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
2087       *offset = off1 * st;
2088
2089       if (top_compref
2090           && integer_zerop (op1))
2091         {
2092           /* Strip the component reference completely.  */
2093           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2094           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
2095           *offset += off0;
2096           return op0;
2097         }
2098       break;
2099
2100     case COMPONENT_REF:
2101       if (!inside_addr)
2102         return orig_expr;
2103
2104       tmp = component_ref_field_offset (expr);
2105       if (top_compref
2106           && cst_and_fits_in_hwi (tmp))
2107         {
2108           /* Strip the component reference completely.  */
2109           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2110           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
2111           *offset = off0 + int_cst_value (tmp);
2112           return op0;
2113         }
2114       break;
2115
2116     case ADDR_EXPR:
2117       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2118       op0 = strip_offset_1 (op0, true, true, &off0);
2119       *offset += off0;
2120
2121       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
2122         return orig_expr;
2123
2124       expr = build_fold_addr_expr (op0);
2125       return fold_convert (orig_type, expr);
2126
2127     case MEM_REF:
2128       /* ???  Offset operand?  */
2129       inside_addr = false;
2130       break;
2131
2132     default:
2133       return orig_expr;
2134     }
2135
2136   /* Default handling of expressions for that we want to recurse into
2137      the first operand.  */
2138   op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2139   op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, false, &off0);
2140   *offset += off0;
2141
2142   if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
2143       && (!op1 || op1 == TREE_OPERAND (expr, 1)))
2144     return orig_expr;
2145
2146   expr = copy_node (expr);
2147   TREE_OPERAND (expr, 0) = op0;
2148   if (op1)
2149     TREE_OPERAND (expr, 1) = op1;
2150
2151   /* Inside address, we might strip the top level component references,
2152      thus changing type of the expression.  Handling of ADDR_EXPR
2153      will fix that.  */
2154   expr = fold_convert (orig_type, expr);
2155
2156   return expr;
2157 }
2158
2159 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  */
2160
2161 static tree
2162 strip_offset (tree expr, unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
2163 {
2164   return strip_offset_1 (expr, false, false, offset);
2165 }
2166
2167 /* Returns variant of TYPE that can be used as base for different uses.
2168    We return unsigned type with the same precision, which avoids problems
2169    with overflows.  */
2170
2171 static tree
2172 generic_type_for (tree type)
2173 {
2174   if (POINTER_TYPE_P (type))
2175     return unsigned_type_for (type);
2176
2177   if (TYPE_UNSIGNED (type))
2178     return type;
2179
2180   return unsigned_type_for (type);
2181 }
2182
2183 /* Records invariants in *EXPR_P.  Callback for walk_tree.  DATA contains
2184    the bitmap to that we should store it.  */
2185
2186 static struct ivopts_data *fd_ivopts_data;
2187 static tree
2188 find_depends (tree *expr_p, int *ws ATTRIBUTE_UNUSED, void *data)
2189 {
2190   bitmap *depends_on = (bitmap *) data;
2191   struct version_info *info;
2192
2193   if (TREE_CODE (*expr_p) != SSA_NAME)
2194     return NULL_TREE;
2195   info = name_info (fd_ivopts_data, *expr_p);
2196
2197   if (!info->inv_id || info->has_nonlin_use)
2198     return NULL_TREE;
2199
2200   if (!*depends_on)
2201     *depends_on = BITMAP_ALLOC (NULL);
2202   bitmap_set_bit (*depends_on, info->inv_id);
2203
2204   return NULL_TREE;
2205 }
2206
2207 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2208    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2209    it.  If both BASE and STEP are NULL, we add a pseudocandidate for the
2210    replacement of the final value of the iv by a direct computation.  */
2211
2212 static struct iv_cand *
2213 add_candidate_1 (struct ivopts_data *data,
2214                  tree base, tree step, bool important, enum iv_position pos,
2215                  struct iv_use *use, gimple incremented_at)
2216 {
2217   unsigned i;
2218   struct iv_cand *cand = NULL;
2219   tree type, orig_type;
2220
2221   /* For non-original variables, make sure their values are computed in a type
2222      that does not invoke undefined behavior on overflows (since in general,
2223      we cannot prove that these induction variables are non-wrapping).  */
2224   if (pos != IP_ORIGINAL)
2225     {
2226       orig_type = TREE_TYPE (base);
2227       type = generic_type_for (orig_type);
2228       if (type != orig_type)
2229         {
2230           base = fold_convert (type, base);
2231           step = fold_convert (type, step);
2232         }
2233     }
2234
2235   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2236     {
2237       cand = iv_cand (data, i);
2238
2239       if (cand->pos != pos)
2240         continue;
2241
2242       if (cand->incremented_at != incremented_at
2243           || ((pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2244               && cand->ainc_use != use))
2245         continue;
2246
2247       if (!cand->iv)
2248         {
2249           if (!base && !step)
2250             break;
2251
2252           continue;
2253         }
2254
2255       if (!base && !step)
2256         continue;
2257
2258       if (operand_equal_p (base, cand->iv->base, 0)
2259           && operand_equal_p (step, cand->iv->step, 0)
2260           && (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (base))
2261               == TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (cand->iv->base))))
2262         break;
2263     }
2264
2265   if (i == n_iv_cands (data))
2266     {
2267       cand = XCNEW (struct iv_cand);
2268       cand->id = i;
2269
2270       if (!base && !step)
2271         cand->iv = NULL;
2272       else
2273         cand->iv = alloc_iv (base, step);
2274
2275       cand->pos = pos;
2276       if (pos != IP_ORIGINAL && cand->iv)
2277         {
2278           cand->var_before = create_tmp_var_raw (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
2279           cand->var_after = cand->var_before;
2280         }
2281       cand->important = important;
2282       cand->incremented_at = incremented_at;
2283       VEC_safe_push (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates, cand);
2284
2285       if (step
2286           && TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2287         {
2288           fd_ivopts_data = data;
2289           walk_tree (&step, find_depends, &cand->depends_on, NULL);
2290         }
2291
2292       if (pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2293         cand->ainc_use = use;
2294       else
2295         cand->ainc_use = NULL;
2296
2297       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2298         dump_cand (dump_file, cand);
2299     }
2300
2301   if (important && !cand->important)
2302     {
2303       cand->important = true;
2304       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2305         fprintf (dump_file, "Candidate %d is important\n", cand->id);
2306     }
2307
2308   if (use)
2309     {
2310       bitmap_set_bit (use->related_cands, i);
2311       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2312         fprintf (dump_file, "Candidate %d is related to use %d\n",
2313                  cand->id, use->id);
2314     }
2315
2316   return cand;
2317 }
2318
2319 /* Returns true if incrementing the induction variable at the end of the LOOP
2320    is allowed.
2321
2322    The purpose is to avoid splitting latch edge with a biv increment, thus
2323    creating a jump, possibly confusing other optimization passes and leaving
2324    less freedom to scheduler.  So we allow IP_END_POS only if IP_NORMAL_POS
2325    is not available (so we do not have a better alternative), or if the latch
2326    edge is already nonempty.  */
2327
2328 static bool
2329 allow_ip_end_pos_p (struct loop *loop)
2330 {
2331   if (!ip_normal_pos (loop))
2332     return true;
2333
2334   if (!empty_block_p (ip_end_pos (loop)))
2335     return true;
2336
2337   return false;
2338 }
2339
2340 /* If possible, adds autoincrement candidates BASE + STEP * i based on use USE.
2341    Important field is set to IMPORTANT.  */
2342
2343 static void
2344 add_autoinc_candidates (struct ivopts_data *data, tree base, tree step,
2345                         bool important, struct iv_use *use)
2346 {
2347   basic_block use_bb = gimple_bb (use->stmt);
2348   enum machine_mode mem_mode;
2349   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi;
2350
2351   /* If we insert the increment in any position other than the standard
2352      ones, we must ensure that it is incremented once per iteration.
2353      It must not be in an inner nested loop, or one side of an if
2354      statement.  */
2355   if (use_bb->loop_father != data->current_loop
2356       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, data->current_loop->latch, use_bb)
2357       || stmt_could_throw_p (use->stmt)
2358       || !cst_and_fits_in_hwi (step))
2359     return;
2360
2361   cstepi = int_cst_value (step);
2362
2363   mem_mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (*use->op_p));
2364   if ((HAVE_PRE_INCREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2365       || (HAVE_PRE_DECREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2366     {
2367       enum tree_code code = MINUS_EXPR;
2368       tree new_base;
2369       tree new_step = step;
2370
2371       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
2372         {
2373           new_step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
2374           code = POINTER_PLUS_EXPR;
2375         }
2376       else
2377         new_step = fold_convert (TREE_TYPE (base), new_step);
2378       new_base = fold_build2 (code, TREE_TYPE (base), base, new_step);
2379       add_candidate_1 (data, new_base, step, important, IP_BEFORE_USE, use,
2380                        use->stmt);
2381     }
2382   if ((HAVE_POST_INCREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2383       || (HAVE_POST_DECREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2384     {
2385       add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_AFTER_USE, use,
2386                        use->stmt);
2387     }
2388 }
2389
2390 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2391    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2392    it.  The candidate computation is scheduled on all available positions.  */
2393
2394 static void
2395 add_candidate (struct ivopts_data *data,
2396                tree base, tree step, bool important, struct iv_use *use)
2397 {
2398   if (ip_normal_pos (data->current_loop))
2399     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_NORMAL, use, NULL);
2400   if (ip_end_pos (data->current_loop)
2401       && allow_ip_end_pos_p (data->current_loop))
2402     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_END, use, NULL);
2403
2404   if (use != NULL && use->type == USE_ADDRESS)
2405     add_autoinc_candidates (data, base, step, important, use);
2406 }
2407
2408 /* Add a standard "0 + 1 * iteration" iv candidate for a
2409    type with SIZE bits.  */
2410
2411 static void
2412 add_standard_iv_candidates_for_size (struct ivopts_data *data,
2413                                      unsigned int size)
2414 {
2415   tree type = lang_hooks.types.type_for_size (size, true);
2416   add_candidate (data, build_int_cst (type, 0), build_int_cst (type, 1),
2417                  true, NULL);
2418 }
2419
2420 /* Adds standard iv candidates.  */
2421
2422 static void
2423 add_standard_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
2424 {
2425   add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE);
2426
2427   /* The same for a double-integer type if it is still fast enough.  */
2428   if (BITS_PER_WORD >= INT_TYPE_SIZE * 2)
2429     add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE * 2);
2430 }
2431
2432
2433 /* Adds candidates bases on the old induction variable IV.  */
2434
2435 static void
2436 add_old_iv_candidates (struct ivopts_data *data, struct iv *iv)
2437 {
2438   gimple phi;
2439   tree def;
2440   struct iv_cand *cand;
2441
2442   add_candidate (data, iv->base, iv->step, true, NULL);
2443
2444   /* The same, but with initial value zero.  */
2445   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (iv->base)))
2446     add_candidate (data, size_int (0), iv->step, true, NULL);
2447   else
2448     add_candidate (data, build_int_cst (TREE_TYPE (iv->base), 0),
2449                    iv->step, true, NULL);
2450
2451   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (iv->ssa_name);
2452   if (gimple_code (phi) == GIMPLE_PHI)
2453     {
2454       /* Additionally record the possibility of leaving the original iv
2455          untouched.  */
2456       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (data->current_loop));
2457       cand = add_candidate_1 (data,
2458                               iv->base, iv->step, true, IP_ORIGINAL, NULL,
2459                               SSA_NAME_DEF_STMT (def));
2460       cand->var_before = iv->ssa_name;
2461       cand->var_after = def;
2462     }
2463 }
2464
2465 /* Adds candidates based on the old induction variables.  */
2466
2467 static void
2468 add_old_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2469 {
2470   unsigned i;
2471   struct iv *iv;
2472   bitmap_iterator bi;
2473
2474   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
2475     {
2476       iv = ver_info (data, i)->iv;
2477       if (iv && iv->biv_p && !integer_zerop (iv->step))
2478         add_old_iv_candidates (data, iv);
2479     }
2480 }
2481
2482 /* Adds candidates based on the value of the induction variable IV and USE.  */
2483
2484 static void
2485 add_iv_value_candidates (struct ivopts_data *data,
2486                          struct iv *iv, struct iv_use *use)
2487 {
2488   unsigned HOST_WIDE_INT offset;
2489   tree base;
2490   tree basetype;
2491
2492   add_candidate (data, iv->base, iv->step, false, use);
2493
2494   /* The same, but with initial value zero.  Make such variable important,
2495      since it is generic enough so that possibly many uses may be based
2496      on it.  */
2497   basetype = TREE_TYPE (iv->base);
2498   if (POINTER_TYPE_P (basetype))
2499     basetype = sizetype;
2500   add_candidate (data, build_int_cst (basetype, 0),
2501                  iv->step, true, use);
2502
2503   /* Third, try removing the constant offset.  Make sure to even
2504      add a candidate for &a[0] vs. (T *)&a.  */
2505   base = strip_offset (iv->base, &offset);
2506   if (offset
2507       || base != iv->base)
2508     add_candidate (data, base, iv->step, false, use);
2509 }
2510
2511 /* Adds candidates based on the uses.  */
2512
2513 static void
2514 add_derived_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2515 {
2516   unsigned i;
2517
2518   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2519     {
2520       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2521
2522       if (!use)
2523         continue;
2524
2525       switch (use->type)
2526         {
2527         case USE_NONLINEAR_EXPR:
2528         case USE_COMPARE:
2529         case USE_ADDRESS:
2530           /* Just add the ivs based on the value of the iv used here.  */
2531           add_iv_value_candidates (data, use->iv, use);
2532           break;
2533
2534         default:
2535           gcc_unreachable ();
2536         }
2537     }
2538 }
2539
2540 /* Record important candidates and add them to related_cands bitmaps
2541    if needed.  */
2542
2543 static void
2544 record_important_candidates (struct ivopts_data *data)
2545 {
2546   unsigned i;
2547   struct iv_use *use;
2548
2549   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2550     {
2551       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
2552
2553       if (cand->important)
2554         bitmap_set_bit (data->important_candidates, i);
2555     }
2556
2557   data->consider_all_candidates = (n_iv_cands (data)
2558                                    <= CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND);
2559
2560   if (data->consider_all_candidates)
2561     {
2562       /* We will not need "related_cands" bitmaps in this case,
2563          so release them to decrease peak memory consumption.  */
2564       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2565         {
2566           use = iv_use (data, i);
2567           BITMAP_FREE (use->related_cands);
2568         }
2569     }
2570   else
2571     {
2572       /* Add important candidates to the related_cands bitmaps.  */
2573       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2574         bitmap_ior_into (iv_use (data, i)->related_cands,
2575                          data->important_candidates);
2576     }
2577 }
2578
2579 /* Allocates the data structure mapping the (use, candidate) pairs to costs.
2580    If consider_all_candidates is true, we use a two-dimensional array, otherwise
2581    we allocate a simple list to every use.  */
2582
2583 static void
2584 alloc_use_cost_map (struct ivopts_data *data)
2585 {
2586   unsigned i, size, s, j;
2587
2588   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2589     {
2590       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2591       bitmap_iterator bi;
2592
2593       if (data->consider_all_candidates)
2594         size = n_iv_cands (data);
2595       else
2596         {
2597           s = 0;
2598           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
2599             {
2600               s++;
2601             }
2602
2603           /* Round up to the power of two, so that moduling by it is fast.  */
2604           for (size = 1; size < s; size <<= 1)
2605             continue;
2606         }
2607
2608       use->n_map_members = size;
2609       use->cost_map = XCNEWVEC (struct cost_pair, size);
2610     }
2611 }
2612
2613 /* Returns description of computation cost of expression whose runtime
2614    cost is RUNTIME and complexity corresponds to COMPLEXITY.  */
2615
2616 static comp_cost
2617 new_cost (unsigned runtime, unsigned complexity)
2618 {
2619   comp_cost cost;
2620
2621   cost.cost = runtime;
2622   cost.complexity = complexity;
2623
2624   return cost;
2625 }
2626
2627 /* Adds costs COST1 and COST2.  */
2628
2629 static comp_cost
2630 add_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2631 {
2632   cost1.cost += cost2.cost;
2633   cost1.complexity += cost2.complexity;
2634
2635   return cost1;
2636 }
2637 /* Subtracts costs COST1 and COST2.  */
2638
2639 static comp_cost
2640 sub_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2641 {
2642   cost1.cost -= cost2.cost;
2643   cost1.complexity -= cost2.complexity;
2644
2645   return cost1;
2646 }
2647
2648 /* Returns a negative number if COST1 < COST2, a positive number if
2649    COST1 > COST2, and 0 if COST1 = COST2.  */
2650
2651 static int
2652 compare_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2653 {
2654   if (cost1.cost == cost2.cost)
2655     return cost1.complexity - cost2.complexity;
2656
2657   return cost1.cost - cost2.cost;
2658 }
2659
2660 /* Returns true if COST is infinite.  */
2661
2662 static bool
2663 infinite_cost_p (comp_cost cost)
2664 {
2665   return cost.cost == INFTY;
2666 }
2667
2668 /* Sets cost of (USE, CANDIDATE) pair to COST and record that it depends
2669    on invariants DEPENDS_ON and that the value used in expressing it
2670    is VALUE, and in case of iv elimination the comparison operator is COMP.  */
2671
2672 static void
2673 set_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
2674                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
2675                  comp_cost cost, bitmap depends_on, tree value,
2676                  enum tree_code comp, int inv_expr_id)
2677 {
2678   unsigned i, s;
2679
2680   if (infinite_cost_p (cost))
2681     {
2682       BITMAP_FREE (depends_on);
2683       return;
2684     }
2685
2686   if (data->consider_all_candidates)
2687     {
2688       use->cost_map[cand->id].cand = cand;
2689       use->cost_map[cand->id].cost = cost;
2690       use->cost_map[cand->id].depends_on = depends_on;
2691       use->cost_map[cand->id].value = value;
2692       use->cost_map[cand->id].comp = comp;
2693       use->cost_map[cand->id].inv_expr_id = inv_expr_id;
2694       return;
2695     }
2696
2697   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2698   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2699   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2700     if (!use->cost_map[i].cand)
2701       goto found;
2702   for (i = 0; i < s; i++)
2703     if (!use->cost_map[i].cand)
2704       goto found;
2705
2706   gcc_unreachable ();
2707
2708 found:
2709   use->cost_map[i].cand = cand;
2710   use->cost_map[i].cost = cost;
2711   use->cost_map[i].depends_on = depends_on;
2712   use->cost_map[i].value = value;
2713   use->cost_map[i].comp = comp;
2714   use->cost_map[i].inv_expr_id = inv_expr_id;
2715 }
2716
2717 /* Gets cost of (USE, CANDIDATE) pair.  */
2718
2719 static struct cost_pair *
2720 get_use_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
2721                  struct iv_cand *cand)
2722 {
2723   unsigned i, s;
2724   struct cost_pair *ret;
2725
2726   if (!cand)
2727     return NULL;
2728
2729   if (data->consider_all_candidates)
2730     {
2731       ret = use->cost_map + cand->id;
2732       if (!ret->cand)
2733         return NULL;
2734
2735       return ret;
2736     }
2737
2738   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2739   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2740   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2741     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2742       return use->cost_map + i;
2743
2744   for (i = 0; i < s; i++)
2745     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2746       return use->cost_map + i;
2747
2748   return NULL;
2749 }
2750
2751 /* Returns estimate on cost of computing SEQ.  */
2752
2753 static unsigned
2754 seq_cost (rtx seq, bool speed)
2755 {
2756   unsigned cost = 0;
2757   rtx set;
2758
2759   for (; seq; seq = NEXT_INSN (seq))
2760     {
2761       set = single_set (seq);
2762       if (set)
2763         cost += set_src_cost (SET_SRC (set), speed);
2764       else
2765         cost++;
2766     }
2767
2768   return cost;
2769 }
2770
2771 /* Produce DECL_RTL for object obj so it looks like it is stored in memory.  */
2772 static rtx
2773 produce_memory_decl_rtl (tree obj, int *regno)
2774 {
2775   addr_space_t as = TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (obj));
2776   enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
2777   rtx x;
2778
2779   gcc_assert (obj);
2780   if (TREE_STATIC (obj) || DECL_EXTERNAL (obj))
2781     {
2782       const char *name = IDENTIFIER_POINTER (DECL_ASSEMBLER_NAME (obj));
2783       x = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, name);
2784       SET_SYMBOL_REF_DECL (x, obj);
2785       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2786       set_mem_addr_space (x, as);
2787       targetm.encode_section_info (obj, x, true);
2788     }
2789   else
2790     {
2791       x = gen_raw_REG (address_mode, (*regno)++);
2792       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2793       set_mem_addr_space (x, as);
2794     }
2795
2796   return x;
2797 }
2798
2799 /* Prepares decl_rtl for variables referred in *EXPR_P.  Callback for
2800    walk_tree.  DATA contains the actual fake register number.  */
2801
2802 static tree
2803 prepare_decl_rtl (tree *expr_p, int *ws, void *data)
2804 {
2805   tree obj = NULL_TREE;
2806   rtx x = NULL_RTX;
2807   int *regno = (int *) data;
2808
2809   switch (TREE_CODE (*expr_p))
2810     {
2811     case ADDR_EXPR:
2812       for (expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0);
2813            handled_component_p (*expr_p);
2814            expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0))
2815         continue;
2816       obj = *expr_p;
2817       if (DECL_P (obj) && !DECL_RTL_SET_P (obj))
2818         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2819       break;
2820
2821     case SSA_NAME:
2822       *ws = 0;
2823       obj = SSA_NAME_VAR (*expr_p);
2824       if (!DECL_RTL_SET_P (obj))
2825         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2826       break;
2827
2828     case VAR_DECL:
2829     case PARM_DECL:
2830     case RESULT_DECL:
2831       *ws = 0;
2832       obj = *expr_p;
2833
2834       if (DECL_RTL_SET_P (obj))
2835         break;
2836
2837       if (DECL_MODE (obj) == BLKmode)
2838         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2839       else
2840         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2841
2842       break;
2843
2844     default:
2845       break;
2846     }
2847
2848   if (x)
2849     {
2850       VEC_safe_push (tree, heap, decl_rtl_to_reset, obj);
2851       SET_DECL_RTL (obj, x);
2852     }
2853
2854   return NULL_TREE;
2855 }
2856
2857 /* Determines cost of the computation of EXPR.  */
2858
2859 static unsigned
2860 computation_cost (tree expr, bool speed)
2861 {
2862   rtx seq, rslt;
2863   tree type = TREE_TYPE (expr);
2864   unsigned cost;
2865   /* Avoid using hard regs in ways which may be unsupported.  */
2866   int regno = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1;
2867   struct cgraph_node *node = cgraph_get_node (current_function_decl);
2868   enum node_frequency real_frequency = node->frequency;
2869
2870   node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2871   crtl->maybe_hot_insn_p = speed;
2872   walk_tree (&expr, prepare_decl_rtl, &regno, NULL);
2873   start_sequence ();
2874   rslt = expand_expr (expr, NULL_RTX, TYPE_MODE (type), EXPAND_NORMAL);
2875   seq = get_insns ();
2876   end_sequence ();
2877   default_rtl_profile ();
2878   node->frequency = real_frequency;
2879
2880   cost = seq_cost (seq, speed);
2881   if (MEM_P (rslt))
2882     cost += address_cost (XEXP (rslt, 0), TYPE_MODE (type),
2883                           TYPE_ADDR_SPACE (type), speed);
2884   else if (!REG_P (rslt))
2885     cost += set_src_cost (rslt, speed);
2886
2887   return cost;
2888 }
2889
2890 /* Returns variable containing the value of candidate CAND at statement AT.  */
2891
2892 static tree
2893 var_at_stmt (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
2894 {
2895   if (stmt_after_increment (loop, cand, stmt))
2896     return cand->var_after;
2897   else
2898     return cand->var_before;
2899 }
2900
2901 /* If A is (TYPE) BA and B is (TYPE) BB, and the types of BA and BB have the
2902    same precision that is at least as wide as the precision of TYPE, stores
2903    BA to A and BB to B, and returns the type of BA.  Otherwise, returns the
2904    type of A and B.  */
2905
2906 static tree
2907 determine_common_wider_type (tree *a, tree *b)
2908 {
2909   tree wider_type = NULL;
2910   tree suba, subb;
2911   tree atype = TREE_TYPE (*a);
2912
2913   if (CONVERT_EXPR_P (*a))
2914     {
2915       suba = TREE_OPERAND (*a, 0);
2916       wider_type = TREE_TYPE (suba);
2917       if (TYPE_PRECISION (wider_type) < TYPE_PRECISION (atype))
2918         return atype;
2919     }
2920   else
2921     return atype;
2922
2923   if (CONVERT_EXPR_P (*b))
2924     {
2925       subb = TREE_OPERAND (*b, 0);
2926       if (TYPE_PRECISION (wider_type) != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (subb)))
2927         return atype;
2928     }
2929   else
2930     return atype;
2931
2932   *a = suba;
2933   *b = subb;
2934   return wider_type;
2935 }
2936
2937 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
2938    CAND at statement AT in LOOP.  The expression is stored in a decomposed
2939    form into AFF.  Returns false if USE cannot be expressed using CAND.  */
2940
2941 static bool
2942 get_computation_aff (struct loop *loop,
2943                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at,
2944                      struct affine_tree_combination *aff)
2945 {
2946   tree ubase = use->iv->base;
2947   tree ustep = use->iv->step;
2948   tree cbase = cand->iv->base;
2949   tree cstep = cand->iv->step, cstep_common;
2950   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype = TREE_TYPE (cbase);
2951   tree common_type, var;
2952   tree uutype;
2953   aff_tree cbase_aff, var_aff;
2954   double_int rat;
2955
2956   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
2957     {
2958       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
2959       return false;
2960     }
2961
2962   var = var_at_stmt (loop, cand, at);
2963   uutype = unsigned_type_for (utype);
2964
2965   /* If the conversion is not noop, perform it.  */
2966   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
2967     {
2968       cstep = fold_convert (uutype, cstep);
2969       cbase = fold_convert (uutype, cbase);
2970       var = fold_convert (uutype, var);
2971     }
2972
2973   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
2974     return false;
2975
2976   /* In case both UBASE and CBASE are shortened to UUTYPE from some common
2977      type, we achieve better folding by computing their difference in this
2978      wider type, and cast the result to UUTYPE.  We do not need to worry about
2979      overflows, as all the arithmetics will in the end be performed in UUTYPE
2980      anyway.  */
2981   common_type = determine_common_wider_type (&ubase, &cbase);
2982
2983   /* use = ubase - ratio * cbase + ratio * var.  */
2984   tree_to_aff_combination (ubase, common_type, aff);
2985   tree_to_aff_combination (cbase, common_type, &cbase_aff);
2986   tree_to_aff_combination (var, uutype, &var_aff);
2987
2988   /* We need to shift the value if we are after the increment.  */
2989   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
2990     {
2991       aff_tree cstep_aff;
2992
2993       if (common_type != uutype)
2994         cstep_common = fold_convert (common_type, cstep);
2995       else
2996         cstep_common = cstep;
2997
2998       tree_to_aff_combination (cstep_common, common_type, &cstep_aff);
2999       aff_combination_add (&cbase_aff, &cstep_aff);
3000     }
3001
3002   aff_combination_scale (&cbase_aff, double_int_neg (rat));
3003   aff_combination_add (aff, &cbase_aff);
3004   if (common_type != uutype)
3005     aff_combination_convert (aff, uutype);
3006
3007   aff_combination_scale (&var_aff, rat);
3008   aff_combination_add (aff, &var_aff);
3009
3010   return true;
3011 }
3012
3013 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3014    CAND at statement AT in LOOP.  The computation is unshared.  */
3015
3016 static tree
3017 get_computation_at (struct loop *loop,
3018                     struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at)
3019 {
3020   aff_tree aff;
3021   tree type = TREE_TYPE (use->iv->base);
3022
3023   if (!get_computation_aff (loop, use, cand, at, &aff))
3024     return NULL_TREE;
3025   unshare_aff_combination (&aff);
3026   return fold_convert (type, aff_combination_to_tree (&aff));
3027 }
3028
3029 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3030    CAND in LOOP.  The computation is unshared.  */
3031
3032 static tree
3033 get_computation (struct loop *loop, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3034 {
3035   return get_computation_at (loop, use, cand, use->stmt);
3036 }
3037
3038 /* Adjust the cost COST for being in loop setup rather than loop body.
3039    If we're optimizing for space, the loop setup overhead is constant;
3040    if we're optimizing for speed, amortize it over the per-iteration cost.  */
3041 static unsigned
3042 adjust_setup_cost (struct ivopts_data *data, unsigned cost)
3043 {
3044   if (cost == INFTY)
3045     return cost;
3046   else if (optimize_loop_for_speed_p (data->current_loop))
3047     return cost / avg_loop_niter (data->current_loop);
3048   else
3049     return cost;
3050 }
3051
3052 /* Returns cost of addition in MODE.  */
3053
3054 static unsigned
3055 add_cost (enum machine_mode mode, bool speed)
3056 {
3057   static unsigned costs[NUM_MACHINE_MODES];
3058   rtx seq;
3059   unsigned cost;
3060
3061   if (costs[mode])
3062     return costs[mode];
3063
3064   start_sequence ();
3065   force_operand (gen_rtx_fmt_ee (PLUS, mode,
3066                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
3067                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2)),
3068                  NULL_RTX);
3069   seq = get_insns ();
3070   end_sequence ();
3071
3072   cost = seq_cost (seq, speed);
3073   if (!cost)
3074     cost = 1;
3075
3076   costs[mode] = cost;
3077
3078   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3079     fprintf (dump_file, "Addition in %s costs %d\n",
3080              GET_MODE_NAME (mode), cost);
3081   return cost;
3082 }
3083
3084 /* Entry in a hashtable of already known costs for multiplication.  */
3085 struct mbc_entry
3086 {
3087   HOST_WIDE_INT cst;            /* The constant to multiply by.  */
3088   enum machine_mode mode;       /* In mode.  */
3089   unsigned cost;                /* The cost.  */
3090 };
3091
3092 /* Counts hash value for the ENTRY.  */
3093
3094 static hashval_t
3095 mbc_entry_hash (const void *entry)
3096 {
3097   const struct mbc_entry *e = (const struct mbc_entry *) entry;
3098
3099   return 57 * (hashval_t) e->mode + (hashval_t) (e->cst % 877);
3100 }
3101
3102 /* Compares the hash table entries ENTRY1 and ENTRY2.  */
3103
3104 static int
3105 mbc_entry_eq (const void *entry1, const void *entry2)
3106 {
3107   const struct mbc_entry *e1 = (const struct mbc_entry *) entry1;
3108   const struct mbc_entry *e2 = (const struct mbc_entry *) entry2;
3109
3110   return (e1->mode == e2->mode
3111           && e1->cst == e2->cst);
3112 }
3113
3114 /* Returns cost of multiplication by constant CST in MODE.  */
3115
3116 unsigned
3117 multiply_by_cost (HOST_WIDE_INT cst, enum machine_mode mode, bool speed)
3118 {
3119   static htab_t costs;
3120   struct mbc_entry **cached, act;
3121   rtx seq;
3122   unsigned cost;
3123
3124   if (!costs)
3125     costs = htab_create (100, mbc_entry_hash, mbc_entry_eq, free);
3126
3127   act.mode = mode;
3128   act.cst = cst;
3129   cached = (struct mbc_entry **) htab_find_slot (costs, &act, INSERT);
3130   if (*cached)
3131     return (*cached)->cost;
3132
3133   *cached = XNEW (struct mbc_entry);
3134   (*cached)->mode = mode;
3135   (*cached)->cst = cst;
3136
3137   start_sequence ();
3138   expand_mult (mode, gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
3139                gen_int_mode (cst, mode), NULL_RTX, 0);
3140   seq = get_insns ();
3141   end_sequence ();
3142
3143   cost = seq_cost (seq, speed);
3144
3145   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3146     fprintf (dump_file, "Multiplication by %d in %s costs %d\n",
3147              (int) cst, GET_MODE_NAME (mode), cost);
3148
3149   (*cached)->cost = cost;
3150
3151   return cost;
3152 }
3153
3154 /* Returns true if multiplying by RATIO is allowed in an address.  Test the
3155    validity for a memory reference accessing memory of mode MODE in
3156    address space AS.  */
3157
3158 DEF_VEC_P (sbitmap);
3159 DEF_VEC_ALLOC_P (sbitmap, heap);
3160
3161 bool
3162 multiplier_allowed_in_address_p (HOST_WIDE_INT ratio, enum machine_mode mode,
3163                                  addr_space_t as)
3164 {
3165 #define MAX_RATIO 128
3166   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mode;
3167   static VEC (sbitmap, heap) *valid_mult_list;
3168   sbitmap valid_mult;
3169
3170   if (data_index >= VEC_length (sbitmap, valid_mult_list))
3171     VEC_safe_grow_cleared (sbitmap, heap, valid_mult_list, data_index + 1);
3172
3173   valid_mult = VEC_index (sbitmap, valid_mult_list, data_index);
3174   if (!valid_mult)
3175     {
3176       enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3177       rtx reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3178       rtx addr;
3179       HOST_WIDE_INT i;
3180
3181       valid_mult = sbitmap_alloc (2 * MAX_RATIO + 1);
3182       sbitmap_zero (valid_mult);
3183       addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3184       for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3185         {
3186           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (i, address_mode);
3187           if (memory_address_addr_space_p (mode, addr, as))
3188             SET_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO);
3189         }
3190
3191       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3192         {
3193           fprintf (dump_file, "  allowed multipliers:");
3194           for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3195             if (TEST_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO))
3196               fprintf (dump_file, " %d", (int) i);
3197           fprintf (dump_file, "\n");
3198           fprintf (dump_file, "\n");
3199         }
3200
3201       VEC_replace (sbitmap, valid_mult_list, data_index, valid_mult);
3202     }
3203
3204   if (ratio > MAX_RATIO || ratio < -MAX_RATIO)
3205     return false;
3206
3207   return TEST_BIT (valid_mult, ratio + MAX_RATIO);
3208 }
3209
3210 /* Returns cost of address in shape symbol + var + OFFSET + RATIO * index.
3211    If SYMBOL_PRESENT is false, symbol is omitted.  If VAR_PRESENT is false,
3212    variable is omitted.  Compute the cost for a memory reference that accesses
3213    a memory location of mode MEM_MODE in address space AS.
3214
3215    MAY_AUTOINC is set to true if the autoincrement (increasing index by
3216    size of MEM_MODE / RATIO) is available.  To make this determination, we
3217    look at the size of the increment to be made, which is given in CSTEP.
3218    CSTEP may be zero if the step is unknown.
3219    STMT_AFTER_INC is true iff the statement we're looking at is after the
3220    increment of the original biv.
3221
3222    TODO -- there must be some better way.  This all is quite crude.  */
3223
3224 typedef struct
3225 {
3226   HOST_WIDE_INT min_offset, max_offset;
3227   unsigned costs[2][2][2][2];
3228 } *address_cost_data;
3229
3230 DEF_VEC_P (address_cost_data);
3231 DEF_VEC_ALLOC_P (address_cost_data, heap);
3232
3233 static comp_cost
3234 get_address_cost (bool symbol_present, bool var_present,
3235                   unsigned HOST_WIDE_INT offset, HOST_WIDE_INT ratio,
3236                   HOST_WIDE_INT cstep, enum machine_mode mem_mode,
3237                   addr_space_t as, bool speed,
3238                   bool stmt_after_inc, bool *may_autoinc)
3239 {
3240   enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3241   static VEC(address_cost_data, heap) *address_cost_data_list;
3242   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mem_mode;
3243   address_cost_data data;
3244   static bool has_preinc[MAX_MACHINE_MODE], has_postinc[MAX_MACHINE_MODE];
3245   static bool has_predec[MAX_MACHINE_MODE], has_postdec[MAX_MACHINE_MODE];
3246   unsigned cost, acost, complexity;
3247   bool offset_p, ratio_p, autoinc;
3248   HOST_WIDE_INT s_offset, autoinc_offset, msize;
3249   unsigned HOST_WIDE_INT mask;
3250   unsigned bits;
3251
3252   if (data_index >= VEC_length (address_cost_data, address_cost_data_list))
3253     VEC_safe_grow_cleared (address_cost_data, heap, address_cost_data_list,
3254                            data_index + 1);
3255
3256   data = VEC_index (address_cost_data, address_cost_data_list, data_index);
3257   if (!data)
3258     {
3259       HOST_WIDE_INT i;
3260       HOST_WIDE_INT rat, off = 0;
3261       int old_cse_not_expected, width;
3262       unsigned sym_p, var_p, off_p, rat_p, add_c;
3263       rtx seq, addr, base;
3264       rtx reg0, reg1;
3265
3266       data = (address_cost_data) xcalloc (1, sizeof (*data));
3267
3268       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3269
3270       width = GET_MODE_BITSIZE (address_mode) - 1;
3271       if (width > (HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1))
3272         width = HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1;
3273       addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3274
3275       for (i = width; i >= 0; i--)
3276         {
3277           off = -((HOST_WIDE_INT) 1 << i);
3278           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (off, address_mode);
3279           if (memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3280             break;
3281         }
3282       data->min_offset = (i == -1? 0 : off);
3283
3284       for (i = width; i >= 0; i--)
3285         {
3286           off = ((HOST_WIDE_INT) 1 << i) - 1;
3287           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (off, address_mode);
3288           if (memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3289             break;
3290         }
3291       if (i == -1)
3292         off = 0;
3293       data->max_offset = off;
3294
3295       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3296         {
3297           fprintf (dump_file, "get_address_cost:\n");
3298           fprintf (dump_file, "  min offset %s " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n",
3299                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3300                    data->min_offset);
3301           fprintf (dump_file, "  max offset %s " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n",
3302                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3303                    data->max_offset);
3304         }
3305
3306       rat = 1;
3307       for (i = 2; i <= MAX_RATIO; i++)
3308         if (multiplier_allowed_in_address_p (i, mem_mode, as))
3309           {
3310             rat = i;
3311             break;
3312           }
3313
3314       /* Compute the cost of various addressing modes.  */
3315       acost = 0;
3316       reg0 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3317       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2);
3318
3319       if (HAVE_PRE_DECREMENT)
3320         {
3321           addr = gen_rtx_PRE_DEC (address_mode, reg0);
3322           has_predec[mem_mode]
3323             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3324         }
3325       if (HAVE_POST_DECREMENT)
3326         {
3327           addr = gen_rtx_POST_DEC (address_mode, reg0);
3328           has_postdec[mem_mode]
3329             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3330         }
3331       if (HAVE_PRE_INCREMENT)
3332         {
3333           addr = gen_rtx_PRE_INC (address_mode, reg0);
3334           has_preinc[mem_mode]
3335             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3336         }
3337       if (HAVE_POST_INCREMENT)
3338         {
3339           addr = gen_rtx_POST_INC (address_mode, reg0);
3340           has_postinc[mem_mode]
3341             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3342         }
3343       for (i = 0; i < 16; i++)
3344         {
3345           sym_p = i & 1;
3346           var_p = (i >> 1) & 1;
3347           off_p = (i >> 2) & 1;
3348           rat_p = (i >> 3) & 1;
3349
3350           addr = reg0;
3351           if (rat_p)
3352             addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, addr,
3353                                    gen_int_mode (rat, address_mode));
3354
3355           if (var_p)
3356             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, reg1);
3357
3358           if (sym_p)
3359             {
3360               base = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, ggc_strdup (""));
3361               /* ??? We can run into trouble with some backends by presenting
3362                  it with symbols which haven't been properly passed through
3363                  targetm.encode_section_info.  By setting the local bit, we
3364                  enhance the probability of things working.  */
3365               SYMBOL_REF_FLAGS (base) = SYMBOL_FLAG_LOCAL;
3366
3367               if (off_p)
3368                 base = gen_rtx_fmt_e (CONST, address_mode,
3369                                       gen_rtx_fmt_ee
3370                                         (PLUS, address_mode, base,
3371                                          gen_int_mode (off, address_mode)));
3372             }
3373           else if (off_p)
3374             base = gen_int_mode (off, address_mode);
3375           else
3376             base = NULL_RTX;
3377
3378           if (base)
3379             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, base);
3380
3381           start_sequence ();
3382           /* To avoid splitting addressing modes, pretend that no cse will
3383              follow.  */
3384           old_cse_not_expected = cse_not_expected;
3385           cse_not_expected = true;
3386           addr = memory_address_addr_space (mem_mode, addr, as);
3387           cse_not_expected = old_cse_not_expected;
3388           seq = get_insns ();
3389           end_sequence ();
3390
3391           acost = seq_cost (seq, speed);
3392           acost += address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3393
3394           if (!acost)
3395             acost = 1;
3396           data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3397         }
3398
3399       /* On some targets, it is quite expensive to load symbol to a register,
3400          which makes addresses that contain symbols look much more expensive.
3401          However, the symbol will have to be loaded in any case before the
3402          loop (and quite likely we have it in register already), so it does not
3403          make much sense to penalize them too heavily.  So make some final
3404          tweaks for the SYMBOL_PRESENT modes:
3405
3406          If VAR_PRESENT is false, and the mode obtained by changing symbol to
3407          var is cheaper, use this mode with small penalty.
3408          If VAR_PRESENT is true, try whether the mode with
3409          SYMBOL_PRESENT = false is cheaper even with cost of addition, and
3410          if this is the case, use it.  */
3411       add_c = add_cost (address_mode, speed);
3412       for (i = 0; i < 8; i++)
3413         {
3414           var_p = i & 1;
3415           off_p = (i >> 1) & 1;
3416           rat_p = (i >> 2) & 1;
3417
3418           acost = data->costs[0][1][off_p][rat_p] + 1;
3419           if (var_p)
3420             acost += add_c;
3421
3422           if (acost < data->costs[1][var_p][off_p][rat_p])
3423             data->costs[1][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3424         }
3425
3426       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3427         {
3428           fprintf (dump_file, "Address costs:\n");
3429
3430           for (i = 0; i < 16; i++)
3431             {
3432               sym_p = i & 1;
3433               var_p = (i >> 1) & 1;
3434               off_p = (i >> 2) & 1;
3435               rat_p = (i >> 3) & 1;
3436
3437               fprintf (dump_file, "  ");
3438               if (sym_p)
3439                 fprintf (dump_file, "sym + ");
3440               if (var_p)
3441                 fprintf (dump_file, "var + ");
3442               if (off_p)
3443                 fprintf (dump_file, "cst + ");
3444               if (rat_p)
3445                 fprintf (dump_file, "rat * ");
3446
3447               acost = data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p];
3448               fprintf (dump_file, "index costs %d\n", acost);
3449             }
3450           if (has_predec[mem_mode] || has_postdec[mem_mode]
3451               || has_preinc[mem_mode] || has_postinc[mem_mode])
3452             fprintf (dump_file, "  May include autoinc/dec\n");
3453           fprintf (dump_file, "\n");
3454         }
3455
3456       VEC_replace (address_cost_data, address_cost_data_list,
3457                    data_index, data);
3458     }
3459
3460   bits = GET_MODE_BITSIZE (address_mode);
3461   mask = ~(~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0 << (bits - 1) << 1);
3462   offset &= mask;
3463   if ((offset >> (bits - 1) & 1))
3464     offset |= ~mask;
3465   s_offset = offset;
3466
3467   autoinc = false;
3468   msize = GET_MODE_SIZE (mem_mode);
3469   autoinc_offset = offset;
3470   if (stmt_after_inc)
3471     autoinc_offset += ratio * cstep;
3472   if (symbol_present || var_present || ratio != 1)
3473     autoinc = false;
3474   else if ((has_postinc[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3475                && msize == cstep)
3476            || (has_postdec[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3477                && msize == -cstep)
3478            || (has_preinc[mem_mode] && autoinc_offset == msize
3479                && msize == cstep)
3480            || (has_predec[mem_mode] && autoinc_offset == -msize
3481                && msize == -cstep))
3482     autoinc = true;
3483
3484   cost = 0;
3485   offset_p = (s_offset != 0
3486               && data->min_offset <= s_offset
3487               && s_offset <= data->max_offset);
3488   ratio_p = (ratio != 1
3489              && multiplier_allowed_in_address_p (ratio, mem_mode, as));
3490
3491   if (ratio != 1 && !ratio_p)
3492     cost += multiply_by_cost (ratio, address_mode, speed);
3493
3494   if (s_offset && !offset_p && !symbol_present)
3495     cost += add_cost (address_mode, speed);
3496
3497   if (may_autoinc)
3498     *may_autoinc = autoinc;
3499   acost = data->costs[symbol_present][var_present][offset_p][ratio_p];
3500   complexity = (symbol_present != 0) + (var_present != 0) + offset_p + ratio_p;
3501   return new_cost (cost + acost, complexity);
3502 }
3503
3504  /* Calculate the SPEED or size cost of shiftadd EXPR in MODE.  MULT is the
3505     the EXPR operand holding the shift.  COST0 and COST1 are the costs for
3506     calculating the operands of EXPR.  Returns true if successful, and returns
3507     the cost in COST.  */
3508
3509 static bool
3510 get_shiftadd_cost (tree expr, enum machine_mode mode, comp_cost cost0,
3511                    comp_cost cost1, tree mult, bool speed, comp_cost *cost)
3512 {
3513   comp_cost res;
3514   tree op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3515   tree cst = TREE_OPERAND (mult, 1);
3516   tree multop = TREE_OPERAND (mult, 0);
3517   int m = exact_log2 (int_cst_value (cst));
3518   int maxm = MIN (BITS_PER_WORD, GET_MODE_BITSIZE (mode));
3519   int sa_cost;
3520
3521   if (!(m >= 0 && m < maxm))
3522     return false;
3523
3524   sa_cost = (TREE_CODE (expr) != MINUS_EXPR
3525              ? shiftadd_cost[speed][mode][m]
3526              : (mult == op1
3527                 ? shiftsub1_cost[speed][mode][m]
3528                 : shiftsub0_cost[speed][mode][m]));
3529   res = new_cost (sa_cost, 0);
3530   res = add_costs (res, mult == op1 ? cost0 : cost1);
3531
3532   STRIP_NOPS (multop);
3533   if (!is_gimple_val (multop))
3534     res = add_costs (res, force_expr_to_var_cost (multop, speed));
3535
3536   *cost = res;
3537   return true;
3538 }
3539
3540 /* Estimates cost of forcing expression EXPR into a variable.  */
3541
3542 static comp_cost
3543 force_expr_to_var_cost (tree expr, bool speed)
3544 {
3545   static bool costs_initialized = false;
3546   static unsigned integer_cost [2];
3547   static unsigned symbol_cost [2];
3548   static unsigned address_cost [2];
3549   tree op0, op1;
3550   comp_cost cost0, cost1, cost;
3551   enum machine_mode mode;
3552
3553   if (!costs_initialized)
3554     {
3555       tree type = build_pointer_type (integer_type_node);
3556       tree var, addr;
3557       rtx x;
3558       int i;
3559
3560       var = create_tmp_var_raw (integer_type_node, "test_var");
3561       TREE_STATIC (var) = 1;
3562       x = produce_memory_decl_rtl (var, NULL);
3563       SET_DECL_RTL (var, x);
3564
3565       addr = build1 (ADDR_EXPR, type, var);
3566
3567
3568       for (i = 0; i < 2; i++)
3569         {
3570           integer_cost[i] = computation_cost (build_int_cst (integer_type_node,
3571                                                              2000), i);
3572
3573           symbol_cost[i] = computation_cost (addr, i) + 1;
3574
3575           address_cost[i]
3576             = computation_cost (fold_build_pointer_plus_hwi (addr, 2000), i) + 1;
3577           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3578             {
3579               fprintf (dump_file, "force_expr_to_var_cost %s costs:\n", i ? "speed" : "size");
3580               fprintf (dump_file, "  integer %d\n", (int) integer_cost[i]);
3581               fprintf (dump_file, "  symbol %d\n", (int) symbol_cost[i]);
3582               fprintf (dump_file, "  address %d\n", (int) address_cost[i]);
3583               fprintf (dump_file, "  other %d\n", (int) target_spill_cost[i]);
3584               fprintf (dump_file, "\n");
3585             }
3586         }
3587
3588       costs_initialized = true;
3589     }
3590
3591   STRIP_NOPS (expr);
3592
3593   if (SSA_VAR_P (expr))
3594     return zero_cost;
3595
3596   if (is_gimple_min_invariant (expr))
3597     {
3598       if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
3599         return new_cost (integer_cost [speed], 0);
3600
3601       if (TREE_CODE (expr) == ADDR_EXPR)
3602         {
3603           tree obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
3604
3605           if (TREE_CODE (obj) == VAR_DECL
3606               || TREE_CODE (obj) == PARM_DECL
3607               || TREE_CODE (obj) == RESULT_DECL)
3608             return new_cost (symbol_cost [speed], 0);
3609         }
3610
3611       return new_cost (address_cost [speed], 0);
3612     }
3613
3614   switch (TREE_CODE (expr))
3615     {
3616     case POINTER_PLUS_EXPR:
3617     case PLUS_EXPR:
3618     case MINUS_EXPR:
3619     case MULT_EXPR:
3620       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3621       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3622       STRIP_NOPS (op0);
3623       STRIP_NOPS (op1);
3624
3625       if (is_gimple_val (op0))
3626         cost0 = zero_cost;
3627       else
3628         cost0 = force_expr_to_var_cost (op0, speed);
3629
3630       if (is_gimple_val (op1))
3631         cost1 = zero_cost;
3632       else
3633         cost1 = force_expr_to_var_cost (op1, speed);
3634
3635       break;
3636
3637     case NEGATE_EXPR:
3638       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3639       STRIP_NOPS (op0);
3640       op1 = NULL_TREE;
3641
3642       if (is_gimple_val (op0))
3643         cost0 = zero_cost;
3644       else
3645         cost0 = force_expr_to_var_cost (op0, speed);
3646
3647       cost1 = zero_cost;
3648       break;
3649
3650     default:
3651       /* Just an arbitrary value, FIXME.  */
3652       return new_cost (target_spill_cost[speed], 0);
3653     }
3654
3655   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (expr));
3656   switch (TREE_CODE (expr))
3657     {
3658     case POINTER_PLUS_EXPR:
3659     case PLUS_EXPR:
3660     case MINUS_EXPR:
3661     case NEGATE_EXPR:
3662       cost = new_cost (add_cost (mode, speed), 0);
3663       if (TREE_CODE (expr) != NEGATE_EXPR)
3664         {
3665           tree mult = NULL_TREE;
3666           comp_cost sa_cost;
3667           if (TREE_CODE (op1) == MULT_EXPR)
3668             mult = op1;
3669           else if (TREE_CODE (op0) == MULT_EXPR)
3670             mult = op0;
3671
3672           if (mult != NULL_TREE
3673               && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (mult, 1))
3674               && get_shiftadd_cost (expr, mode, cost0, cost1, mult, speed,
3675                                     &sa_cost))
3676             return sa_cost;
3677         }
3678       break;
3679
3680     case MULT_EXPR:
3681       if (cst_and_fits_in_hwi (op0))
3682         cost = new_cost (multiply_by_cost (int_cst_value (op0), mode, speed), 0);
3683       else if (cst_and_fits_in_hwi (op1))
3684         cost = new_cost (multiply_by_cost (int_cst_value (op1), mode, speed), 0);
3685       else
3686         return new_cost (target_spill_cost [speed], 0);
3687       break;
3688
3689     default:
3690       gcc_unreachable ();
3691     }
3692
3693   cost = add_costs (cost, cost0);
3694   cost = add_costs (cost, cost1);
3695
3696   /* Bound the cost by target_spill_cost.  The parts of complicated
3697      computations often are either loop invariant or at least can
3698      be shared between several iv uses, so letting this grow without
3699      limits would not give reasonable results.  */
3700   if (cost.cost > (int) target_spill_cost [speed])
3701     cost.cost = target_spill_cost [speed];
3702
3703   return cost;
3704 }
3705
3706 /* Estimates cost of forcing EXPR into a variable.  DEPENDS_ON is a set of the
3707    invariants the computation depends on.  */
3708
3709 static comp_cost
3710 force_var_cost (struct ivopts_data *data,
3711                 tree expr, bitmap *depends_on)
3712 {
3713   if (depends_on)
3714     {
3715       fd_ivopts_data = data;
3716       walk_tree (&expr, find_depends, depends_on, NULL);
3717     }
3718
3719   return force_expr_to_var_cost (expr, data->speed);
3720 }
3721
3722 /* Estimates cost of expressing address ADDR  as var + symbol + offset.  The
3723    value of offset is added to OFFSET, SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set
3724    to false if the corresponding part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the
3725    invariants the computation depends on.  */
3726
3727 static comp_cost
3728 split_address_cost (struct ivopts_data *data,
3729                     tree addr, bool *symbol_present, bool *var_present,
3730                     unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3731 {
3732   tree core;
3733   HOST_WIDE_INT bitsize;
3734   HOST_WIDE_INT bitpos;
3735   tree toffset;
3736   enum machine_mode mode;
3737   int unsignedp, volatilep;
3738
3739   core = get_inner_reference (addr, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
3740                               &unsignedp, &volatilep, false);
3741
3742   if (toffset != 0
3743       || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0
3744       || TREE_CODE (core) != VAR_DECL)
3745     {
3746       *symbol_present = false;
3747       *var_present = true;
3748       fd_ivopts_data = data;
3749       walk_tree (&addr, find_depends, depends_on, NULL);
3750       return new_cost (target_spill_cost[data->speed], 0);
3751     }
3752
3753   *offset += bitpos / BITS_PER_UNIT;
3754   if (TREE_STATIC (core)
3755       || DECL_EXTERNAL (core))
3756     {
3757       *symbol_present = true;
3758       *var_present = false;
3759       return zero_cost;
3760     }
3761
3762   *symbol_present = false;
3763   *var_present = true;
3764   return zero_cost;
3765 }
3766
3767 /* Estimates cost of expressing difference of addresses E1 - E2 as
3768    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3769    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3770    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3771    depends on.  */
3772
3773 static comp_cost
3774 ptr_difference_cost (struct ivopts_data *data,
3775                      tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3776                      unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3777 {
3778   HOST_WIDE_INT diff = 0;
3779   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3780   tree type;
3781
3782   gcc_assert (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR);
3783
3784   if (ptr_difference_const (e1, e2, &diff))
3785     {
3786       *offset += diff;
3787       *symbol_present = false;
3788       *var_present = false;
3789       return zero_cost;
3790     }
3791
3792   if (integer_zerop (e2))
3793     return split_address_cost (data, TREE_OPERAND (e1, 0),
3794                                symbol_present, var_present, offset, depends_on);
3795
3796   *symbol_present = false;
3797   *var_present = true;
3798
3799   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3800   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3801   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3802   aff_combination_scale (&aff_e2, double_int_minus_one);
3803   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3804
3805   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3806 }
3807
3808 /* Estimates cost of expressing difference E1 - E2 as
3809    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3810    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3811    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3812    depends on.  */
3813
3814 static comp_cost
3815 difference_cost (struct ivopts_data *data,
3816                  tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3817                  unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3818 {
3819   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (e1));
3820   unsigned HOST_WIDE_INT off1, off2;
3821   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3822   tree type;
3823
3824   e1 = strip_offset (e1, &off1);
3825   e2 = strip_offset (e2, &off2);
3826   *offset += off1 - off2;
3827
3828   STRIP_NOPS (e1);
3829   STRIP_NOPS (e2);
3830
3831   if (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR)
3832     return ptr_difference_cost (data, e1, e2, symbol_present, var_present,
3833                                 offset, depends_on);
3834   *symbol_present = false;
3835
3836   if (operand_equal_p (e1, e2, 0))
3837     {
3838       *var_present = false;
3839       return zero_cost;
3840     }
3841
3842   *var_present = true;
3843
3844   if (integer_zerop (e2))
3845     return force_var_cost (data, e1, depends_on);
3846
3847   if (integer_zerop (e1))
3848     {
3849       comp_cost cost = force_var_cost (data, e2, depends_on);
3850       cost.cost += multiply_by_cost (-1, mode, data->speed);
3851       return cost;
3852     }
3853
3854   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3855   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3856   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3857   aff_combination_scale (&aff_e2, double_int_minus_one);
3858   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3859
3860   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3861 }
3862
3863 /* Returns true if AFF1 and AFF2 are identical.  */
3864
3865 static bool
3866 compare_aff_trees (aff_tree *aff1, aff_tree *aff2)
3867 {
3868   unsigned i;
3869
3870   if (aff1->n != aff2->n)
3871     return false;
3872
3873   for (i = 0; i < aff1->n; i++)
3874     {
3875       if (double_int_cmp (aff1->elts[i].coef, aff2->elts[i].coef, 0) != 0)
3876         return false;
3877
3878       if (!operand_equal_p (aff1->elts[i].val, aff2->elts[i].val, 0))
3879         return false;
3880     }
3881   return true;
3882 }
3883
3884 /* Stores EXPR in DATA->inv_expr_tab, and assigns it an inv_expr_id.  */
3885
3886 static int
3887 get_expr_id (struct ivopts_data *data, tree expr)
3888 {
3889   struct iv_inv_expr_ent ent;
3890   struct iv_inv_expr_ent **slot;
3891
3892   ent.expr = expr;
3893   ent.hash = iterative_hash_expr (expr, 0);
3894   slot = (struct iv_inv_expr_ent **) htab_find_slot (data->inv_expr_tab,
3895                                                      &ent, INSERT);
3896   if (*slot)
3897     return (*slot)->id;
3898
3899   *slot = XNEW (struct iv_inv_expr_ent);
3900   (*slot)->expr = expr;
3901   (*slot)->hash = ent.hash;
3902   (*slot)->id = data->inv_expr_id++;
3903   return (*slot)->id;
3904 }
3905
3906 /* Returns the pseudo expr id if expression UBASE - RATIO * CBASE
3907    requires a new compiler generated temporary.  Returns -1 otherwise.
3908    ADDRESS_P is a flag indicating if the expression is for address
3909    computation.  */
3910
3911 static int
3912 get_loop_invariant_expr_id (struct ivopts_data *data, tree ubase,
3913                             tree cbase, HOST_WIDE_INT ratio,
3914                             bool address_p)
3915 {
3916   aff_tree ubase_aff, cbase_aff;
3917   tree expr, ub, cb;
3918
3919   STRIP_NOPS (ubase);
3920   STRIP_NOPS (cbase);
3921   ub = ubase;
3922   cb = cbase;
3923
3924   if ((TREE_CODE (ubase) == INTEGER_CST)
3925       && (TREE_CODE (cbase) == INTEGER_CST))
3926     return -1;
3927
3928   /* Strips the constant part. */
3929   if (TREE_CODE (ubase) == PLUS_EXPR
3930       || TREE_CODE (ubase) == MINUS_EXPR
3931       || TREE_CODE (ubase) == POINTER_PLUS_EXPR)
3932     {
3933       if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (ubase, 1)) == INTEGER_CST)
3934         ubase = TREE_OPERAND (ubase, 0);
3935     }
3936
3937   /* Strips the constant part. */
3938   if (TREE_CODE (cbase) == PLUS_EXPR
3939       || TREE_CODE (cbase) == MINUS_EXPR
3940       || TREE_CODE (cbase) == POINTER_PLUS_EXPR)
3941     {
3942       if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (cbase, 1)) == INTEGER_CST)
3943         cbase = TREE_OPERAND (cbase, 0);
3944     }
3945
3946   if (address_p)
3947     {
3948       if (((TREE_CODE (ubase) == SSA_NAME)
3949            || (TREE_CODE (ubase) == ADDR_EXPR
3950                && is_gimple_min_invariant (ubase)))
3951           && (TREE_CODE (cbase) == INTEGER_CST))
3952         return -1;
3953
3954       if (((TREE_CODE (cbase) == SSA_NAME)
3955            || (TREE_CODE (cbase) == ADDR_EXPR
3956                && is_gimple_min_invariant (cbase)))
3957           && (TREE_CODE (ubase) == INTEGER_CST))
3958         return -1;
3959     }
3960
3961   if (ratio == 1)
3962     {
3963       if(operand_equal_p (ubase, cbase, 0))
3964         return -1;
3965
3966       if (TREE_CODE (ubase) == ADDR_EXPR
3967           && TREE_CODE (cbase) == ADDR_EXPR)
3968         {
3969           tree usym, csym;
3970
3971           usym = TREE_OPERAND (ubase, 0);
3972           csym = TREE_OPERAND (cbase, 0);
3973           if (TREE_CODE (usym) == ARRAY_REF)
3974             {
3975               tree ind = TREE_OPERAND (usym, 1);
3976               if (TREE_CODE (ind) == INTEGER_CST
3977                   && host_integerp (ind, 0)
3978                   && TREE_INT_CST_LOW (ind) == 0)
3979                 usym = TREE_OPERAND (usym, 0);
3980             }
3981           if (TREE_CODE (csym) == ARRAY_REF)
3982             {
3983               tree ind = TREE_OPERAND (csym, 1);
3984               if (TREE_CODE (ind) == INTEGER_CST
3985                   && host_integerp (ind, 0)
3986                   && TREE_INT_CST_LOW (ind) == 0)
3987                 csym = TREE_OPERAND (csym, 0);
3988             }
3989           if (operand_equal_p (usym, csym, 0))
3990             return -1;
3991         }
3992       /* Now do more complex comparison  */
3993       tree_to_aff_combination (ubase, TREE_TYPE (ubase), &ubase_aff);
3994       tree_to_aff_combination (cbase, TREE_TYPE (cbase), &cbase_aff);
3995       if (compare_aff_trees (&ubase_aff, &cbase_aff))
3996         return -1;
3997     }
3998
3999   tree_to_aff_combination (ub, TREE_TYPE (ub), &ubase_aff);
4000   tree_to_aff_combination (cb, TREE_TYPE (cb), &cbase_aff);
4001
4002   aff_combination_scale (&cbase_aff, shwi_to_double_int (-1 * ratio));
4003   aff_combination_add (&ubase_aff, &cbase_aff);
4004   expr = aff_combination_to_tree (&ubase_aff);
4005   return get_expr_id (data, expr);
4006 }
4007
4008
4009
4010 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
4011    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
4012    to create an address from it, otherwise we want to get it into
4013    register.  A set of invariants we depend on is stored in
4014    DEPENDS_ON.  AT is the statement at that the value is computed.
4015    If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether autoinc
4016    addressing is likely.  */
4017
4018 static comp_cost
4019 get_computation_cost_at (struct ivopts_data *data,
4020                          struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
4021                          bool address_p, bitmap *depends_on, gimple at,
4022                          bool *can_autoinc,
4023                          int *inv_expr_id)
4024 {
4025   tree ubase = use->iv->base, ustep = use->iv->step;
4026   tree cbase, cstep;
4027   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype;
4028   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi, offset = 0;
4029   HOST_WIDE_INT ratio, aratio;
4030   bool var_present, symbol_present, stmt_is_after_inc;
4031   comp_cost cost;
4032   double_int rat;
4033   bool speed = optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (at));
4034
4035   *depends_on = NULL;
4036
4037   /* Only consider real candidates.  */
4038   if (!cand->iv)
4039     return infinite_cost;
4040
4041   cbase = cand->iv->base;
4042   cstep = cand->iv->step;
4043   ctype = TREE_TYPE (cbase);
4044
4045   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
4046     {
4047       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
4048       return infinite_cost;
4049     }
4050
4051   if (address_p)
4052     {
4053       /* Do not try to express address of an object with computation based
4054          on address of a different object.  This may cause problems in rtl
4055          level alias analysis (that does not expect this to be happening,
4056          as this is illegal in C), and would be unlikely to be useful
4057          anyway.  */
4058       if (use->iv->base_object
4059           && cand->iv->base_object
4060           && !operand_equal_p (use->iv->base_object, cand->iv->base_object, 0))
4061         return infinite_cost;
4062     }
4063
4064   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
4065     {
4066       /* TODO -- add direct handling of this case.  */
4067       goto fallback;
4068     }
4069
4070   /* CSTEPI is removed from the offset in case statement is after the
4071      increment.  If the step is not constant, we use zero instead.
4072      This is a bit imprecise (there is the extra addition), but
4073      redundancy elimination is likely to transform the code so that
4074      it uses value of the variable before increment anyway,
4075      so it is not that much unrealistic.  */
4076   if (cst_and_fits_in_hwi (cstep))
4077     cstepi = int_cst_value (cstep);
4078   else
4079     cstepi = 0;
4080
4081   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
4082     return infinite_cost;
4083
4084   if (double_int_fits_in_shwi_p (rat))
4085     ratio = double_int_to_shwi (rat);
4086   else
4087     return infinite_cost;
4088
4089   STRIP_NOPS (cbase);
4090   ctype = TREE_TYPE (cbase);
4091
4092   stmt_is_after_inc = stmt_after_increment (data->current_loop, cand, at);
4093
4094   /* use = ubase + ratio * (var - cbase).  If either cbase is a constant
4095      or ratio == 1, it is better to handle this like
4096
4097      ubase - ratio * cbase + ratio * var
4098
4099      (also holds in the case ratio == -1, TODO.  */
4100
4101   if (cst_and_fits_in_hwi (cbase))
4102     {
4103       offset = - ratio * int_cst_value (cbase);
4104       cost = difference_cost (data,
4105                               ubase, build_int_cst (utype, 0),
4106                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4107                               depends_on);
4108       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4109     }
4110   else if (ratio == 1)
4111     {
4112       tree real_cbase = cbase;
4113
4114       /* Check to see if any adjustment is needed.  */
4115       if (cstepi == 0 && stmt_is_after_inc)
4116         {
4117           aff_tree real_cbase_aff;
4118           aff_tree cstep_aff;
4119
4120           tree_to_aff_combination (cbase, TREE_TYPE (real_cbase),
4121                                    &real_cbase_aff);
4122           tree_to_aff_combination (cstep, TREE_TYPE (cstep), &cstep_aff);
4123
4124           aff_combination_add (&real_cbase_aff, &cstep_aff);
4125           real_cbase = aff_combination_to_tree (&real_cbase_aff);
4126         }
4127
4128       cost = difference_cost (data,
4129                               ubase, real_cbase,
4130                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4131                               depends_on);
4132       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4133     }
4134   else if (address_p
4135            && !POINTER_TYPE_P (ctype)
4136            && multiplier_allowed_in_address_p
4137                 (ratio, TYPE_MODE (TREE_TYPE (utype)),
4138                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype))))
4139     {
4140       cbase
4141         = fold_build2 (MULT_EXPR, ctype, cbase, build_int_cst (ctype, ratio));
4142       cost = difference_cost (data,
4143                               ubase, cbase,
4144                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4145                               depends_on);
4146       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4147     }
4148   else
4149     {
4150       cost = force_var_cost (data, cbase, depends_on);
4151       cost = add_costs (cost,
4152                         difference_cost (data,
4153                                          ubase, build_int_cst (utype, 0),
4154                                          &symbol_present, &var_present,
4155                                          &offset, depends_on));
4156       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4157       cost.cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype), data->speed);
4158     }
4159
4160   if (inv_expr_id)
4161     {
4162       *inv_expr_id =
4163           get_loop_invariant_expr_id (data, ubase, cbase, ratio, address_p);
4164       /* Clear depends on.  */
4165       if (*inv_expr_id != -1 && depends_on && *depends_on)
4166         bitmap_clear (*depends_on);
4167     }
4168
4169   /* If we are after the increment, the value of the candidate is higher by
4170      one iteration.  */
4171   if (stmt_is_after_inc)
4172     offset -= ratio * cstepi;
4173
4174   /* Now the computation is in shape symbol + var1 + const + ratio * var2.
4175      (symbol/var1/const parts may be omitted).  If we are looking for an
4176      address, find the cost of addressing this.  */
4177   if (address_p)
4178     return add_costs (cost,
4179                       get_address_cost (symbol_present, var_present,
4180                                         offset, ratio, cstepi,
4181                                         TYPE_MODE (TREE_TYPE (utype)),
4182                                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype)),
4183                                         speed, stmt_is_after_inc,
4184                                         can_autoinc));
4185
4186   /* Otherwise estimate the costs for computing the expression.  */
4187   if (!symbol_present && !var_present && !offset)
4188     {
4189       if (ratio != 1)
4190         cost.cost += multiply_by_cost (ratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
4191       return cost;
4192     }
4193
4194   /* Symbol + offset should be compile-time computable so consider that they
4195       are added once to the variable, if present.  */
4196   if (var_present && (symbol_present || offset))
4197     cost.cost += adjust_setup_cost (data,
4198                                     add_cost (TYPE_MODE (ctype), speed));
4199
4200   /* Having offset does not affect runtime cost in case it is added to
4201      symbol, but it increases complexity.  */
4202   if (offset)
4203     cost.complexity++;
4204
4205   cost.cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype), speed);
4206
4207   aratio = ratio > 0 ? ratio : -ratio;
4208   if (aratio != 1)
4209     cost.cost += multiply_by_cost (aratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
4210   return cost;
4211
4212 fallback:
4213   if (can_autoinc)
4214     *can_autoinc = false;
4215
4216   {
4217     /* Just get the expression, expand it and measure the cost.  */
4218     tree comp = get_computation_at (data->current_loop, use, cand, at);
4219
4220     if (!comp)
4221       return infinite_cost;
4222
4223     if (address_p)
4224       comp = build_simple_mem_ref (comp);
4225
4226     return new_cost (computation_cost (comp, speed), 0);
4227   }
4228 }
4229
4230 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
4231    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
4232    to create an address from it, otherwise we want to get it into
4233    register.  A set of invariants we depend on is stored in
4234    DEPENDS_ON.  If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether
4235    autoinc addressing is likely.  */
4236
4237 static comp_cost
4238 get_computation_cost (struct ivopts_data *data,
4239                       struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
4240                       bool address_p, bitmap *depends_on,
4241                       bool *can_autoinc, int *inv_expr_id)
4242 {
4243   return get_computation_cost_at (data,
4244                                   use, cand, address_p, depends_on, use->stmt,
4245                                   can_autoinc, inv_expr_id);
4246 }
4247
4248 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a generic
4249    expression.  */
4250
4251 static bool
4252 determine_use_iv_cost_generic (struct ivopts_data *data,
4253                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4254 {
4255   bitmap depends_on;
4256   comp_cost cost;
4257   int inv_expr_id = -1;
4258
4259   /* The simple case first -- if we need to express value of the preserved
4260      original biv, the cost is 0.  This also prevents us from counting the
4261      cost of increment twice -- once at this use and once in the cost of
4262      the candidate.  */
4263   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
4264       && cand->incremented_at == use->stmt)
4265     {
4266       set_use_iv_cost (data, use, cand, zero_cost, NULL, NULL_TREE,
4267                        ERROR_MARK, -1);
4268       return true;
4269     }
4270
4271   cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on,
4272                                NULL, &inv_expr_id);
4273
4274   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE, ERROR_MARK,
4275                    inv_expr_id);
4276
4277   return !infinite_cost_p (cost);
4278 }
4279
4280 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in an address.  */
4281
4282 static bool
4283 determine_use_iv_cost_address (struct ivopts_data *data,
4284                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4285 {
4286   bitmap depends_on;
4287   bool can_autoinc;
4288   int inv_expr_id = -1;
4289   comp_cost cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
4290                                          &can_autoinc, &inv_expr_id);
4291
4292   if (cand->ainc_use == use)
4293     {
4294       if (can_autoinc)
4295         cost.cost -= cand->cost_step;
4296       /* If we generated the candidate solely for exploiting autoincrement
4297          opportunities, and it turns out it can't be used, set the cost to
4298          infinity to make sure we ignore it.  */
4299       else if (cand->pos == IP_AFTER_USE || cand->pos == IP_BEFORE_USE)
4300         cost = infinite_cost;
4301     }
4302   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE, ERROR_MARK,
4303                    inv_expr_id);
4304
4305   return !infinite_cost_p (cost);
4306 }
4307
4308 /* Computes value of candidate CAND at position AT in iteration NITER, and
4309    stores it to VAL.  */
4310
4311 static void
4312 cand_value_at (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple at, tree niter,
4313                aff_tree *val)
4314 {
4315   aff_tree step, delta, nit;
4316   struct iv *iv = cand->iv;
4317   tree type = TREE_TYPE (iv->base);
4318   tree steptype = type;
4319   if (POINTER_TYPE_P (type))
4320     steptype = sizetype;
4321
4322   tree_to_aff_combination (iv->step, steptype, &step);
4323   tree_to_aff_combination (niter, TREE_TYPE (niter), &nit);
4324   aff_combination_convert (&nit, steptype);
4325   aff_combination_mult (&nit, &step, &delta);
4326   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
4327     aff_combination_add (&delta, &step);
4328
4329   tree_to_aff_combination (iv->base, type, val);
4330   aff_combination_add (val, &delta);
4331 }
4332
4333 /* Returns period of induction variable iv.  */
4334
4335 static tree
4336 iv_period (struct iv *iv)
4337 {
4338   tree step = iv->step, period, type;
4339   tree pow2div;
4340
4341   gcc_assert (step && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST);
4342
4343   type = unsigned_type_for (TREE_TYPE (step));
4344   /* Period of the iv is lcm (step, type_range)/step -1,
4345      i.e., N*type_range/step - 1. Since type range is power
4346      of two, N == (step >> num_of_ending_zeros_binary (step),
4347      so the final result is
4348
4349        (type_range >> num_of_ending_zeros_binary (step)) - 1
4350
4351   */
4352   pow2div = num_ending_zeros (step);
4353
4354   period = build_low_bits_mask (type,
4355                                 (TYPE_PRECISION (type)
4356                                  - tree_low_cst (pow2div, 1)));
4357
4358   return period;
4359 }
4360
4361 /* Returns the comparison operator used when eliminating the iv USE.  */
4362
4363 static enum tree_code
4364 iv_elimination_compare (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use)
4365 {
4366   struct loop *loop = data->current_loop;
4367   basic_block ex_bb;
4368   edge exit;
4369
4370   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4371   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4372   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4373     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4374
4375   return (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE ? EQ_EXPR : NE_EXPR);
4376 }
4377
4378 static tree
4379 strip_wrap_conserving_type_conversions (tree exp)
4380 {
4381   while (tree_ssa_useless_type_conversion (exp)
4382          && (nowrap_type_p (TREE_TYPE (exp))
4383              == nowrap_type_p (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (exp, 0)))))
4384     exp = TREE_OPERAND (exp, 0);
4385   return exp;
4386 }
4387
4388 /* Walk the SSA form and check whether E == WHAT.  Fairly simplistic, we
4389    check for an exact match.  */
4390
4391 static bool
4392 expr_equal_p (tree e, tree what)
4393 {
4394   gimple stmt;
4395   enum tree_code code;
4396
4397   e = strip_wrap_conserving_type_conversions (e);
4398   what = strip_wrap_conserving_type_conversions (what);
4399
4400   code = TREE_CODE (what);
4401   if (TREE_TYPE (e) != TREE_TYPE (what))
4402     return false;
4403
4404   if (operand_equal_p (e, what, 0))
4405     return true;
4406
4407   if (TREE_CODE (e) != SSA_NAME)
4408     return false;
4409
4410   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (e);
4411   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN
4412       || gimple_assign_rhs_code (stmt) != code)
4413     return false;
4414
4415   switch (get_gimple_rhs_class (code))
4416     {
4417     case GIMPLE_BINARY_RHS:
4418       if (!expr_equal_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), TREE_OPERAND (what, 1)))
4419         return false;
4420       /* Fallthru.  */
4421
4422     case GIMPLE_UNARY_RHS:
4423     case GIMPLE_SINGLE_RHS:
4424       return expr_equal_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), TREE_OPERAND (what, 0));
4425     default:
4426       return false;
4427     }
4428 }
4429
4430 /* Returns true if we can prove that BASE - OFFSET does not overflow.  For now,
4431    we only detect the situation that BASE = SOMETHING + OFFSET, where the
4432    calculation is performed in non-wrapping type.
4433
4434    TODO: More generally, we could test for the situation that
4435          BASE = SOMETHING + OFFSET' and OFFSET is between OFFSET' and zero.
4436          This would require knowing the sign of OFFSET.
4437
4438          Also, we only look for the first addition in the computation of BASE.
4439          More complex analysis would be better, but introducing it just for
4440          this optimization seems like an overkill.  */
4441
4442 static bool
4443 difference_cannot_overflow_p (tree base, tree offset)
4444 {
4445   enum tree_code code;
4446   tree e1, e2;
4447
4448   if (!nowrap_type_p (TREE_TYPE (base)))
4449     return false;
4450
4451   base = expand_simple_operations (base);
4452
4453   if (TREE_CODE (base) == SSA_NAME)
4454     {
4455       gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (base);
4456
4457       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
4458         return false;
4459
4460       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
4461       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_BINARY_RHS)
4462         return false;
4463
4464       e1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
4465       e2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
4466     }
4467   else
4468     {
4469       code = TREE_CODE (base);
4470       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_BINARY_RHS)
4471         return false;
4472       e1 = TREE_OPERAND (base, 0);
4473       e2 = TREE_OPERAND (base, 1);
4474     }
4475
4476   /* TODO: deeper inspection may be necessary to prove the equality.  */
4477   switch (code)
4478     {
4479     case PLUS_EXPR:
4480       return expr_equal_p (e1, offset) || expr_equal_p (e2, offset);
4481     case POINTER_PLUS_EXPR:
4482       return expr_equal_p (e2, offset);
4483
4484     default:
4485       return false;
4486     }
4487 }
4488
4489 /* Tries to replace loop exit by one formulated in terms of a LT_EXPR
4490    comparison with CAND.  NITER describes the number of iterations of
4491    the loops.  If successful, the comparison in COMP_P is altered accordingly.
4492
4493    We aim to handle the following situation:
4494
4495    sometype *base, *p;
4496    int a, b, i;
4497
4498    i = a;
4499    p = p_0 = base + a;
4500
4501    do
4502      {
4503        bla (*p);
4504        p++;
4505        i++;
4506      }
4507    while (i < b);
4508
4509    Here, the number of iterations of the loop is (a + 1 > b) ? 0 : b - a - 1.
4510    We aim to optimize this to
4511
4512    p = p_0 = base + a;
4513    do
4514      {
4515        bla (*p);
4516        p++;
4517      }
4518    while (p < p_0 - a + b);
4519
4520    This preserves the correctness, since the pointer arithmetics does not
4521    overflow.  More precisely:
4522
4523    1) if a + 1 <= b, then p_0 - a + b is the final value of p, hence there is no
4524       overflow in computing it or the values of p.
4525    2) if a + 1 > b, then we need to verify that the expression p_0 - a does not
4526       overflow.  To prove this, we use the fact that p_0 = base + a.  */
4527
4528 static bool
4529 iv_elimination_compare_lt (struct ivopts_data *data,
4530                            struct iv_cand *cand, enum tree_code *comp_p,
4531                            struct tree_niter_desc *niter)
4532 {
4533   tree cand_type, a, b, mbz, nit_type = TREE_TYPE (niter->niter), offset;
4534   struct affine_tree_combination nit, tmpa, tmpb;
4535   enum tree_code comp;
4536   HOST_WIDE_INT step;
4537
4538   /* We need to know that the candidate induction variable does not overflow.
4539      While more complex analysis may be used to prove this, for now just
4540      check that the variable appears in the original program and that it
4541      is computed in a type that guarantees no overflows.  */
4542   cand_type = TREE_TYPE (cand->iv->base);
4543   if (cand->pos != IP_ORIGINAL || !nowrap_type_p (cand_type))
4544     return false;
4545
4546   /* Make sure that the loop iterates till the loop bound is hit, as otherwise
4547      the calculation of the BOUND could overflow, making the comparison
4548      invalid.  */
4549   if (!data->loop_single_exit_p)
4550     return false;
4551
4552   /* We need to be able to decide whether candidate is increasing or decreasing
4553      in order to choose the right comparison operator.  */
4554   if (!cst_and_fits_in_hwi (cand->iv->step))
4555     return false;
4556   step = int_cst_value (cand->iv->step);
4557
4558   /* Check that the number of iterations matches the expected pattern:
4559      a + 1 > b ? 0 : b - a - 1.  */
4560   mbz = niter->may_be_zero;
4561   if (TREE_CODE (mbz) == GT_EXPR)
4562     {
4563       /* Handle a + 1 > b.  */
4564       tree op0 = TREE_OPERAND (mbz, 0);
4565       if (TREE_CODE (op0) == PLUS_EXPR && integer_onep (TREE_OPERAND (op0, 1)))
4566         {
4567           a = TREE_OPERAND (op0, 0);
4568           b = TREE_OPERAND (mbz, 1);
4569         }
4570       else
4571         return false;
4572     }
4573   else if (TREE_CODE (mbz) == LT_EXPR)
4574     {
4575       tree op1 = TREE_OPERAND (mbz, 1);
4576
4577       /* Handle b < a + 1.  */
4578       if (TREE_CODE (op1) == PLUS_EXPR && integer_onep (TREE_OPERAND (op1, 1)))
4579         {
4580           a = TREE_OPERAND (op1, 0);
4581           b = TREE_OPERAND (mbz, 0);
4582         }
4583       else
4584         return false;
4585     }
4586   else
4587     return false;
4588
4589   /* Expected number of iterations is B - A - 1.  Check that it matches
4590      the actual number, i.e., that B - A - NITER = 1.  */
4591   tree_to_aff_combination (niter->niter, nit_type, &nit);
4592   tree_to_aff_combination (fold_convert (nit_type, a), nit_type, &tmpa);
4593   tree_to_aff_combination (fold_convert (nit_type, b), nit_type, &tmpb);
4594   aff_combination_scale (&nit, double_int_minus_one);
4595   aff_combination_scale (&tmpa, double_int_minus_one);
4596   aff_combination_add (&tmpb, &tmpa);
4597   aff_combination_add (&tmpb, &nit);
4598   if (tmpb.n != 0 || !double_int_equal_p (tmpb.offset, double_int_one))
4599     return false;
4600
4601   /* Finally, check that CAND->IV->BASE - CAND->IV->STEP * A does not
4602      overflow.  */
4603   offset = fold_build2 (MULT_EXPR, TREE_TYPE (cand->iv->step),
4604                         cand->iv->step,
4605                         fold_convert (TREE_TYPE (cand->iv->step), a));
4606   if (!difference_cannot_overflow_p (cand->iv->base, offset))
4607     return false;
4608
4609   /* Determine the new comparison operator.  */
4610   comp = step < 0 ? GT_EXPR : LT_EXPR;
4611   if (*comp_p == NE_EXPR)
4612     *comp_p = comp;
4613   else if (*comp_p == EQ_EXPR)
4614     *comp_p = invert_tree_comparison (comp, false);
4615   else
4616     gcc_unreachable ();
4617
4618   return true;
4619 }
4620
4621 /* Check whether it is possible to express the condition in USE by comparison
4622    of candidate CAND.  If so, store the value compared with to BOUND, and the
4623    comparison operator to COMP.  */
4624
4625 static bool
4626 may_eliminate_iv (struct ivopts_data *data,
4627                   struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree *bound,
4628                   enum tree_code *comp)
4629 {
4630   basic_block ex_bb;
4631   edge exit;
4632   tree period;
4633   struct loop *loop = data->current_loop;
4634   aff_tree bnd;
4635   struct tree_niter_desc *desc = NULL;
4636
4637   if (TREE_CODE (cand->iv->step) != INTEGER_CST)
4638     return false;
4639
4640   /* For now works only for exits that dominate the loop latch.
4641      TODO: extend to other conditions inside loop body.  */
4642   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4643   if (use->stmt != last_stmt (ex_bb)
4644       || gimple_code (use->stmt) != GIMPLE_COND
4645       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, ex_bb))
4646     return false;
4647
4648   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4649   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4650     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4651   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4652     return false;
4653
4654   desc = niter_for_exit (data, exit);
4655   if (!desc)
4656     return false;
4657
4658   /* Determine whether we can use the variable to test the exit condition.
4659      This is the case iff the period of the induction variable is greater
4660      than the number of iterations for which the exit condition is true.  */
4661   period = iv_period (cand->iv);
4662
4663   /* If the number of iterations is constant, compare against it directly.  */
4664   if (TREE_CODE (desc->niter) == INTEGER_CST)
4665     {
4666       /* See cand_value_at.  */
4667       if (stmt_after_increment (loop, cand, use->stmt))
4668         {
4669           if (!tree_int_cst_lt (desc->niter, period))
4670             return false;
4671         }
4672       else
4673         {
4674           if (tree_int_cst_lt (period, desc->niter))
4675             return false;
4676         }
4677     }
4678
4679   /* If not, and if this is the only possible exit of the loop, see whether
4680      we can get a conservative estimate on the number of iterations of the
4681      entire loop and compare against that instead.  */
4682   else
4683     {
4684       double_int period_value, max_niter;
4685
4686       max_niter = desc->max;
4687       if (stmt_after_increment (loop, cand, use->stmt))
4688         max_niter = double_int_add (max_niter, double_int_one);
4689       period_value = tree_to_double_int (period);
4690       if (double_int_ucmp (max_niter, period_value) > 0)
4691         {
4692           /* See if we can take advantage of infered loop bound information.  */
4693           if (data->loop_single_exit_p)
4694             {
4695               if (!estimated_loop_iterations (loop, true, &max_niter))
4696                 return false;
4697               /* The loop bound is already adjusted by adding 1.  */
4698               if (double_int_ucmp (max_niter, period_value) > 0)
4699                 return false;
4700             }
4701           else
4702             return false;
4703         }
4704     }
4705
4706   cand_value_at (loop, cand, use->stmt, desc->niter, &bnd);
4707
4708   *bound = aff_combination_to_tree (&bnd);
4709   *comp = iv_elimination_compare (data, use);
4710
4711   /* It is unlikely that computing the number of iterations using division
4712      would be more profitable than keeping the original induction variable.  */
4713   if (expression_expensive_p (*bound))
4714     return false;
4715
4716   /* Sometimes, it is possible to handle the situation that the number of
4717      iterations may be zero unless additional assumtions by using <
4718      instead of != in the exit condition.
4719
4720      TODO: we could also calculate the value MAY_BE_ZERO ? 0 : NITER and
4721            base the exit condition on it.  However, that is often too
4722            expensive.  */
4723   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
4724     return iv_elimination_compare_lt (data, cand, comp, desc);
4725
4726   return true;
4727 }
4728
4729  /* Calculates the cost of BOUND, if it is a PARM_DECL.  A PARM_DECL must
4730     be copied, if is is used in the loop body and DATA->body_includes_call.  */
4731
4732 static int
4733 parm_decl_cost (struct ivopts_data *data, tree bound)
4734 {
4735   tree sbound = bound;
4736   STRIP_NOPS (sbound);
4737
4738   if (TREE_CODE (sbound) == SSA_NAME
4739       && TREE_CODE (SSA_NAME_VAR (sbound)) == PARM_DECL
4740       && gimple_nop_p (SSA_NAME_DEF_STMT (sbound))
4741       && data->body_includes_call)
4742     return COSTS_N_INSNS (1);
4743
4744   return 0;
4745 }
4746
4747 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a condition.  */
4748
4749 static bool
4750 determine_use_iv_cost_condition (struct ivopts_data *data,
4751                                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4752 {
4753   tree bound = NULL_TREE;
4754   struct iv *cmp_iv;
4755   bitmap depends_on_elim = NULL, depends_on_express = NULL, depends_on;
4756   comp_cost elim_cost, express_cost, cost, bound_cost;
4757   bool ok;
4758   int elim_inv_expr_id = -1, express_inv_expr_id = -1, inv_expr_id;
4759   tree *control_var, *bound_cst;
4760   enum tree_code comp = ERROR_MARK;
4761
4762   /* Only consider real candidates.  */
4763   if (!cand->iv)
4764     {
4765       set_use_iv_cost (data, use, cand, infinite_cost, NULL, NULL_TREE,
4766                        ERROR_MARK, -1);
4767       return false;
4768     }
4769
4770   /* Try iv elimination.  */
4771   if (may_eliminate_iv (data, use, cand, &bound, &comp))
4772     {
4773       elim_cost = force_var_cost (data, bound, &depends_on_elim);
4774       if (elim_cost.cost == 0)
4775         elim_cost.cost = parm_decl_cost (data, bound);
4776       else if (TREE_CODE (bound) == INTEGER_CST)
4777         elim_cost.cost = 0;
4778       /* If we replace a loop condition 'i < n' with 'p < base + n',
4779          depends_on_elim will have 'base' and 'n' set, which implies
4780          that both 'base' and 'n' will be live during the loop.  More likely,
4781          'base + n' will be loop invariant, resulting in only one live value
4782          during the loop.  So in that case we clear depends_on_elim and set
4783         elim_inv_expr_id instead.  */
4784       if (depends_on_elim && bitmap_count_bits (depends_on_elim) > 1)
4785         {
4786           elim_inv_expr_id = get_expr_id (data, bound);
4787           bitmap_clear (depends_on_elim);
4788         }
4789       /* The bound is a loop invariant, so it will be only computed
4790          once.  */
4791       elim_cost.cost = adjust_setup_cost (data, elim_cost.cost);
4792     }
4793   else
4794     elim_cost = infinite_cost;
4795
4796   /* Try expressing the original giv.  If it is compared with an invariant,
4797      note that we cannot get rid of it.  */
4798   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, &control_var, &bound_cst,
4799                               NULL, &cmp_iv);
4800   gcc_assert (ok);
4801
4802   /* When the condition is a comparison of the candidate IV against
4803      zero, prefer this IV.
4804
4805      TODO: The constant that we're substracting from the cost should
4806      be target-dependent.  This information should be added to the
4807      target costs for each backend.  */
4808   if (!infinite_cost_p (elim_cost) /* Do not try to decrease infinite! */
4809       && integer_zerop (*bound_cst)
4810       && (operand_equal_p (*control_var, cand->var_after, 0)
4811           || operand_equal_p (*control_var, cand->var_before, 0)))
4812     elim_cost.cost -= 1;
4813
4814   express_cost = get_computation_cost (data, use, cand, false,
4815                                        &depends_on_express, NULL,
4816                                        &express_inv_expr_id);
4817   fd_ivopts_data = data;
4818   walk_tree (&cmp_iv->base, find_depends, &depends_on_express, NULL);
4819
4820   /* Count the cost of the original bound as well.  */
4821   bound_cost = force_var_cost (data, *bound_cst, NULL);
4822   if (bound_cost.cost == 0)
4823     bound_cost.cost = parm_decl_cost (data, *bound_cst);
4824   else if (TREE_CODE (*bound_cst) == INTEGER_CST)
4825     bound_cost.cost = 0;
4826   express_cost.cost += bound_cost.cost;
4827
4828   /* Choose the better approach, preferring the eliminated IV. */
4829   if (compare_costs (elim_cost, express_cost) <= 0)
4830     {
4831       cost = elim_cost;
4832       depends_on = depends_on_elim;
4833       depends_on_elim = NULL;
4834       inv_expr_id = elim_inv_expr_id;
4835     }
4836   else
4837     {
4838       cost = express_cost;
4839       depends_on = depends_on_express;
4840       depends_on_express = NULL;
4841       bound = NULL_TREE;
4842       comp = ERROR_MARK;
4843       inv_expr_id = express_inv_expr_id;
4844     }
4845
4846   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, bound, comp, inv_expr_id);
4847
4848   if (depends_on_elim)
4849     BITMAP_FREE (depends_on_elim);
4850   if (depends_on_express)
4851     BITMAP_FREE (depends_on_express);
4852
4853   return !infinite_cost_p (cost);
4854 }
4855
4856 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND.  Returns false
4857    if USE cannot be based on CAND.  */
4858
4859 static bool
4860 determine_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
4861                        struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4862 {
4863   switch (use->type)
4864     {
4865     case USE_NONLINEAR_EXPR:
4866       return determine_use_iv_cost_generic (data, use, cand);
4867
4868     case USE_ADDRESS:
4869       return determine_use_iv_cost_address (data, use, cand);
4870
4871     case USE_COMPARE:
4872       return determine_use_iv_cost_condition (data, use, cand);
4873
4874     default:
4875       gcc_unreachable ();
4876     }
4877 }
4878
4879 /* Return true if get_computation_cost indicates that autoincrement is
4880    a possibility for the pair of USE and CAND, false otherwise.  */
4881
4882 static bool
4883 autoinc_possible_for_pair (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
4884                            struct iv_cand *cand)
4885 {
4886   bitmap depends_on;
4887   bool can_autoinc;
4888   comp_cost cost;
4889
4890   if (use->type != USE_ADDRESS)
4891     return false;
4892
4893   cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
4894                                &can_autoinc, NULL);
4895
4896   BITMAP_FREE (depends_on);
4897
4898   return !infinite_cost_p (cost) && can_autoinc;
4899 }
4900
4901 /* Examine IP_ORIGINAL candidates to see if they are incremented next to a
4902    use that allows autoincrement, and set their AINC_USE if possible.  */
4903
4904 static void
4905 set_autoinc_for_original_candidates (struct ivopts_data *data)
4906 {
4907   unsigned i, j;
4908
4909   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
4910     {
4911       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
4912       struct iv_use *closest = NULL;
4913       if (cand->pos != IP_ORIGINAL)
4914         continue;
4915       for (j = 0; j < n_iv_uses (data); j++)
4916         {
4917           struct iv_use *use = iv_use (data, j);
4918           unsigned uid = gimple_uid (use->stmt);
4919           if (gimple_bb (use->stmt) != gimple_bb (cand->incremented_at)
4920               || uid > gimple_uid (cand->incremented_at))
4921             continue;
4922           if (closest == NULL || uid > gimple_uid (closest->stmt))
4923             closest = use;
4924         }
4925       if (closest == NULL || !autoinc_possible_for_pair (data, closest, cand))
4926         continue;
4927       cand->ainc_use = closest;
4928     }
4929 }
4930
4931 /* Finds the candidates for the induction variables.  */
4932
4933 static void
4934 find_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
4935 {
4936   /* Add commonly used ivs.  */
4937   add_standard_iv_candidates (data);
4938
4939   /* Add old induction variables.  */
4940   add_old_ivs_candidates (data);
4941
4942   /* Add induction variables derived from uses.  */
4943   add_derived_ivs_candidates (data);
4944
4945   set_autoinc_for_original_candidates (data);
4946
4947   /* Record the important candidates.  */
4948   record_important_candidates (data);
4949 }
4950
4951 /* Determines costs of basing the use of the iv on an iv candidate.  */
4952
4953 static void
4954 determine_use_iv_costs (struct ivopts_data *data)
4955 {
4956   unsigned i, j;
4957   struct iv_use *use;
4958   struct iv_cand *cand;
4959   bitmap to_clear = BITMAP_ALLOC (NULL);
4960
4961   alloc_use_cost_map (data);
4962
4963   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4964     {
4965       use = iv_use (data, i);
4966
4967       if (data->consider_all_candidates)
4968         {
4969           for (j = 0; j < n_iv_cands (data); j++)
4970             {
4971               cand = iv_cand (data, j);
4972               determine_use_iv_cost (data, use, cand);
4973             }
4974         }
4975       else
4976         {
4977           bitmap_iterator bi;
4978
4979           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
4980             {
4981               cand = iv_cand (data, j);
4982               if (!determine_use_iv_cost (data, use, cand))
4983                 bitmap_set_bit (to_clear, j);
4984             }
4985
4986           /* Remove the candidates for that the cost is infinite from
4987              the list of related candidates.  */
4988           bitmap_and_compl_into (use->related_cands, to_clear);
4989           bitmap_clear (to_clear);
4990         }
4991     }
4992
4993   BITMAP_FREE (to_clear);
4994
4995   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4996     {
4997       fprintf (dump_file, "Use-candidate costs:\n");
4998
4999       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5000         {
5001           use = iv_use (data, i);
5002
5003           fprintf (dump_file, "Use %d:\n", i);
5004           fprintf (dump_file, "  cand\tcost\tcompl.\tdepends on\n");
5005           for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
5006             {
5007               if (!use->cost_map[j].cand
5008                   || infinite_cost_p (use->cost_map[j].cost))
5009                 continue;
5010
5011               fprintf (dump_file, "  %d\t%d\t%d\t",
5012                        use->cost_map[j].cand->id,
5013                        use->cost_map[j].cost.cost,
5014                        use->cost_map[j].cost.complexity);
5015               if (use->cost_map[j].depends_on)
5016                 bitmap_print (dump_file,
5017                               use->cost_map[j].depends_on, "","");
5018               if (use->cost_map[j].inv_expr_id != -1)
5019                 fprintf (dump_file, " inv_expr:%d", use->cost_map[j].inv_expr_id);
5020               fprintf (dump_file, "\n");
5021             }
5022
5023           fprintf (dump_file, "\n");
5024         }
5025       fprintf (dump_file, "\n");
5026     }
5027 }
5028
5029 /* Determines cost of the candidate CAND.  */
5030
5031 static void
5032 determine_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
5033 {
5034   comp_cost cost_base;
5035   unsigned cost, cost_step;
5036   tree base;
5037
5038   if (!cand->iv)
5039     {
5040       cand->cost = 0;
5041       return;
5042     }
5043
5044   /* There are two costs associated with the candidate -- its increment
5045      and its initialization.  The second is almost negligible for any loop
5046      that rolls enough, so we take it just very little into account.  */
5047
5048   base = cand->iv->base;
5049   cost_base = force_var_cost (data, base, NULL);
5050   /* It will be exceptional that the iv register happens to be initialized with
5051      the proper value at no cost.  In general, there will at least be a regcopy
5052      or a const set.  */
5053   if (cost_base.cost == 0)
5054     cost_base.cost = COSTS_N_INSNS (1);
5055   cost_step = add_cost (TYPE_MODE (TREE_TYPE (base)), data->speed);
5056
5057   cost = cost_step + adjust_setup_cost (data, cost_base.cost);
5058
5059   /* Prefer the original ivs unless we may gain something by replacing it.
5060      The reason is to make debugging simpler; so this is not relevant for
5061      artificial ivs created by other optimization passes.  */
5062   if (cand->pos != IP_ORIGINAL
5063       || DECL_ARTIFICIAL (SSA_NAME_VAR (cand->var_before)))
5064     cost++;
5065
5066   /* Prefer not to insert statements into latch unless there are some
5067      already (so that we do not create unnecessary jumps).  */
5068   if (cand->pos == IP_END
5069       && empty_block_p (ip_end_pos (data->current_loop)))
5070     cost++;
5071
5072   cand->cost = cost;
5073   cand->cost_step = cost_step;
5074 }
5075
5076 /* Determines costs of computation of the candidates.  */
5077
5078 static void
5079 determine_iv_costs (struct ivopts_data *data)
5080 {
5081   unsigned i;
5082
5083   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5084     {
5085       fprintf (dump_file, "Candidate costs:\n");
5086       fprintf (dump_file, "  cand\tcost\n");
5087     }
5088
5089   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5090     {
5091       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5092
5093       determine_iv_cost (data, cand);
5094
5095       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5096         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", i, cand->cost);
5097     }
5098
5099   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5100     fprintf (dump_file, "\n");
5101 }
5102
5103 /* Calculates cost for having SIZE induction variables.  */
5104
5105 static unsigned
5106 ivopts_global_cost_for_size (struct ivopts_data *data, unsigned size)
5107 {
5108   /* We add size to the cost, so that we prefer eliminating ivs
5109      if possible.  */
5110   return size + estimate_reg_pressure_cost (size, data->regs_used, data->speed,
5111                                             data->body_includes_call);
5112 }
5113
5114 /* For each size of the induction variable set determine the penalty.  */
5115
5116 static void
5117 determine_set_costs (struct ivopts_data *data)
5118 {
5119   unsigned j, n;
5120   gimple phi;
5121   gimple_stmt_iterator psi;
5122   tree op;
5123   struct loop *loop = data->current_loop;
5124   bitmap_iterator bi;
5125
5126   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5127     {
5128       fprintf (dump_file, "Global costs:\n");
5129       fprintf (dump_file, "  target_avail_regs %d\n", target_avail_regs);
5130       fprintf (dump_file, "  target_clobbered_regs %d\n", target_clobbered_regs);
5131       fprintf (dump_file, "  target_reg_cost %d\n", target_reg_cost[data->speed]);
5132       fprintf (dump_file, "  target_spill_cost %d\n", target_spill_cost[data->speed]);
5133     }
5134
5135   n = 0;
5136   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
5137     {
5138       phi = gsi_stmt (psi);
5139       op = PHI_RESULT (phi);
5140
5141       if (!is_gimple_reg (op))
5142         continue;
5143
5144       if (get_iv (data, op))
5145         continue;
5146
5147       n++;
5148     }
5149
5150   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
5151     {
5152       struct version_info *info = ver_info (data, j);
5153
5154       if (info->inv_id && info->has_nonlin_use)
5155         n++;
5156     }
5157
5158   data->regs_used = n;
5159   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5160     fprintf (dump_file, "  regs_used %d\n", n);
5161
5162   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5163     {
5164       fprintf (dump_file, "  cost for size:\n");
5165       fprintf (dump_file, "  ivs\tcost\n");
5166       for (j = 0; j <= 2 * target_avail_regs; j++)
5167         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", j,
5168                  ivopts_global_cost_for_size (data, j));
5169       fprintf (dump_file, "\n");
5170     }
5171 }
5172
5173 /* Returns true if A is a cheaper cost pair than B.  */
5174
5175 static bool
5176 cheaper_cost_pair (struct cost_pair *a, struct cost_pair *b)
5177 {
5178   int cmp;
5179
5180   if (!a)
5181     return false;
5182
5183   if (!b)
5184     return true;
5185
5186   cmp = compare_costs (a->cost, b->cost);
5187   if (cmp < 0)
5188     return true;
5189
5190   if (cmp > 0)
5191     return false;
5192
5193   /* In case the costs are the same, prefer the cheaper candidate.  */
5194   if (a->cand->cost < b->cand->cost)
5195     return true;
5196
5197   return false;
5198 }
5199
5200
5201 /* Returns candidate by that USE is expressed in IVS.  */
5202
5203 static struct cost_pair *
5204 iv_ca_cand_for_use (struct iv_ca *ivs, struct iv_use *use)
5205 {
5206   return ivs->cand_for_use[use->id];
5207 }
5208
5209 /* Computes the cost field of IVS structure.  */
5210
5211 static void
5212 iv_ca_recount_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
5213 {
5214   comp_cost cost = ivs->cand_use_cost;
5215
5216   cost.cost += ivs->cand_cost;
5217
5218   cost.cost += ivopts_global_cost_for_size (data,
5219                                             ivs->n_regs + ivs->num_used_inv_expr);
5220
5221   ivs->cost = cost;
5222 }
5223
5224 /* Remove invariants in set INVS to set IVS.  */
5225
5226 static void
5227 iv_ca_set_remove_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
5228 {
5229   bitmap_iterator bi;
5230   unsigned iid;
5231
5232   if (!invs)
5233     return;
5234
5235   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
5236     {
5237       ivs->n_invariant_uses[iid]--;
5238       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 0)
5239         ivs->n_regs--;
5240     }
5241 }
5242
5243 /* Set USE not to be expressed by any candidate in IVS.  */
5244
5245 static void
5246 iv_ca_set_no_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5247                  struct iv_use *use)
5248 {
5249   unsigned uid = use->id, cid;
5250   struct cost_pair *cp;
5251
5252   cp = ivs->cand_for_use[uid];
5253   if (!cp)
5254     return;
5255   cid = cp->cand->id;
5256
5257   ivs->bad_uses++;
5258   ivs->cand_for_use[uid] = NULL;
5259   ivs->n_cand_uses[cid]--;
5260
5261   if (ivs->n_cand_uses[cid] == 0)
5262     {
5263       bitmap_clear_bit (ivs->cands, cid);
5264       /* Do not count the pseudocandidates.  */
5265       if (cp->cand->iv)
5266         ivs->n_regs--;
5267       ivs->n_cands--;
5268       ivs->cand_cost -= cp->cand->cost;
5269
5270       iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
5271     }
5272
5273   ivs->cand_use_cost = sub_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
5274
5275   iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->depends_on);
5276
5277   if (cp->inv_expr_id != -1)
5278     {
5279       ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id]--;
5280       if (ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id] == 0)
5281         ivs->num_used_inv_expr--;
5282     }
5283   iv_ca_recount_cost (data, ivs);
5284 }
5285
5286 /* Add invariants in set INVS to set IVS.  */
5287
5288 static void
5289 iv_ca_set_add_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
5290 {
5291   bitmap_iterator bi;
5292   unsigned iid;
5293
5294   if (!invs)
5295     return;
5296
5297   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
5298     {
5299       ivs->n_invariant_uses[iid]++;
5300       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 1)
5301         ivs->n_regs++;
5302     }
5303 }
5304
5305 /* Set cost pair for USE in set IVS to CP.  */
5306
5307 static void
5308 iv_ca_set_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5309               struct iv_use *use, struct cost_pair *cp)
5310 {
5311   unsigned uid = use->id, cid;
5312
5313   if (ivs->cand_for_use[uid] == cp)
5314     return;
5315
5316   if (ivs->cand_for_use[uid])
5317     iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5318
5319   if (cp)
5320     {
5321       cid = cp->cand->id;
5322
5323       ivs->bad_uses--;
5324       ivs->cand_for_use[uid] = cp;
5325       ivs->n_cand_uses[cid]++;
5326       if (ivs->n_cand_uses[cid] == 1)
5327         {
5328           bitmap_set_bit (ivs->cands, cid);
5329           /* Do not count the pseudocandidates.  */
5330           if (cp->cand->iv)
5331             ivs->n_regs++;
5332           ivs->n_cands++;
5333           ivs->cand_cost += cp->cand->cost;
5334
5335           iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
5336         }
5337
5338       ivs->cand_use_cost = add_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
5339       iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->depends_on);
5340
5341       if (cp->inv_expr_id != -1)
5342         {
5343           ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id]++;
5344           if (ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id] == 1)
5345             ivs->num_used_inv_expr++;
5346         }
5347       iv_ca_recount_cost (data, ivs);
5348     }
5349 }
5350
5351 /* Extend set IVS by expressing USE by some of the candidates in it
5352    if possible. All important candidates will be considered
5353    if IMPORTANT_CANDIDATES is true.  */
5354
5355 static void
5356 iv_ca_add_use (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5357                struct iv_use *use, bool important_candidates)
5358 {
5359   struct cost_pair *best_cp = NULL, *cp;
5360   bitmap_iterator bi;
5361   bitmap cands;
5362   unsigned i;
5363
5364   gcc_assert (ivs->upto >= use->id);
5365
5366   if (ivs->upto == use->id)
5367     {
5368       ivs->upto++;
5369       ivs->bad_uses++;
5370     }
5371
5372   cands = (important_candidates ? data->important_candidates : ivs->cands);
5373   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cands, 0, i, bi)
5374     {
5375       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5376
5377       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5378
5379       if (cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
5380         best_cp = cp;
5381     }
5382
5383   iv_ca_set_cp (data, ivs, use, best_cp);
5384 }
5385
5386 /* Get cost for assignment IVS.  */
5387
5388 static comp_cost
5389 iv_ca_cost (struct iv_ca *ivs)
5390 {
5391   /* This was a conditional expression but it triggered a bug in
5392      Sun C 5.5.  */
5393   if (ivs->bad_uses)
5394     return infinite_cost;
5395   else
5396     return ivs->cost;
5397 }
5398
5399 /* Returns true if all dependences of CP are among invariants in IVS.  */
5400
5401 static bool
5402 iv_ca_has_deps (struct iv_ca *ivs, struct cost_pair *cp)
5403 {
5404   unsigned i;
5405   bitmap_iterator bi;
5406
5407   if (!cp->depends_on)
5408     return true;
5409
5410   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cp->depends_on, 0, i, bi)
5411     {
5412       if (ivs->n_invariant_uses[i] == 0)
5413         return false;
5414     }
5415
5416   return true;
5417 }
5418
5419 /* Creates change of expressing USE by NEW_CP instead of OLD_CP and chains
5420    it before NEXT_CHANGE.  */
5421
5422 static struct iv_ca_delta *
5423 iv_ca_delta_add (struct iv_use *use, struct cost_pair *old_cp,
5424                  struct cost_pair *new_cp, struct iv_ca_delta *next_change)
5425 {
5426   struct iv_ca_delta *change = XNEW (struct iv_ca_delta);
5427
5428   change->use = use;
5429   change->old_cp = old_cp;
5430   change->new_cp = new_cp;
5431   change->next_change = next_change;
5432
5433   return change;
5434 }
5435
5436 /* Joins two lists of changes L1 and L2.  Destructive -- old lists
5437    are rewritten.  */
5438
5439 static struct iv_ca_delta *
5440 iv_ca_delta_join (struct iv_ca_delta *l1, struct iv_ca_delta *l2)
5441 {
5442   struct iv_ca_delta *last;
5443
5444   if (!l2)
5445     return l1;
5446
5447   if (!l1)
5448     return l2;
5449
5450   for (last = l1; last->next_change; last = last->next_change)
5451     continue;
5452   last->next_change = l2;
5453
5454   return l1;
5455 }
5456
5457 /* Reverse the list of changes DELTA, forming the inverse to it.  */
5458
5459 static struct iv_ca_delta *
5460 iv_ca_delta_reverse (struct iv_ca_delta *delta)
5461 {
5462   struct iv_ca_delta *act, *next, *prev = NULL;
5463   struct cost_pair *tmp;
5464
5465   for (act = delta; act; act = next)
5466     {
5467       next = act->next_change;
5468       act->next_change = prev;
5469       prev = act;
5470
5471       tmp = act->old_cp;
5472       act->old_cp = act->new_cp;
5473       act->new_cp = tmp;
5474     }
5475
5476   return prev;
5477 }
5478
5479 /* Commit changes in DELTA to IVS.  If FORWARD is false, the changes are
5480    reverted instead.  */
5481
5482 static void
5483 iv_ca_delta_commit (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5484                     struct iv_ca_delta *delta, bool forward)
5485 {
5486   struct cost_pair *from, *to;
5487   struct iv_ca_delta *act;
5488
5489   if (!forward)
5490     delta = iv_ca_delta_reverse (delta);
5491
5492   for (act = delta; act; act = act->next_change)
5493     {
5494       from = act->old_cp;
5495       to = act->new_cp;
5496       gcc_assert (iv_ca_cand_for_use (ivs, act->use) == from);
5497       iv_ca_set_cp (data, ivs, act->use, to);
5498     }
5499
5500   if (!forward)
5501     iv_ca_delta_reverse (delta);
5502 }
5503
5504 /* Returns true if CAND is used in IVS.  */
5505
5506 static bool
5507 iv_ca_cand_used_p (struct iv_ca *ivs, struct iv_cand *cand)
5508 {
5509   return ivs->n_cand_uses[cand->id] > 0;
5510 }
5511
5512 /* Returns number of induction variable candidates in the set IVS.  */
5513
5514 static unsigned
5515 iv_ca_n_cands (struct iv_ca *ivs)
5516 {
5517   return ivs->n_cands;
5518 }
5519
5520 /* Free the list of changes DELTA.  */
5521
5522 static void
5523 iv_ca_delta_free (struct iv_ca_delta **delta)
5524 {
5525   struct iv_ca_delta *act, *next;
5526
5527   for (act = *delta; act; act = next)
5528     {
5529       next = act->next_change;
5530       free (act);
5531     }
5532
5533   *delta = NULL;
5534 }
5535
5536 /* Allocates new iv candidates assignment.  */
5537
5538 static struct iv_ca *
5539 iv_ca_new (struct ivopts_data *data)
5540 {
5541   struct iv_ca *nw = XNEW (struct iv_ca);
5542
5543   nw->upto = 0;
5544   nw->bad_uses = 0;
5545   nw->cand_for_use = XCNEWVEC (struct cost_pair *, n_iv_uses (data));
5546   nw->n_cand_uses = XCNEWVEC (unsigned, n_iv_cands (data));
5547   nw->cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
5548   nw->n_cands = 0;
5549   nw->n_regs = 0;
5550   nw->cand_use_cost = zero_cost;
5551   nw->cand_cost = 0;
5552   nw->n_invariant_uses = XCNEWVEC (unsigned, data->max_inv_id + 1);
5553   nw->cost = zero_cost;
5554   nw->used_inv_expr = XCNEWVEC (unsigned, data->inv_expr_id + 1);
5555   nw->num_used_inv_expr = 0;
5556
5557   return nw;
5558 }
5559
5560 /* Free memory occupied by the set IVS.  */
5561
5562 static void
5563 iv_ca_free (struct iv_ca **ivs)
5564 {
5565   free ((*ivs)->cand_for_use);
5566   free ((*ivs)->n_cand_uses);
5567   BITMAP_FREE ((*ivs)->cands);
5568   free ((*ivs)->n_invariant_uses);
5569   free ((*ivs)->used_inv_expr);
5570   free (*ivs);
5571   *ivs = NULL;
5572 }
5573
5574 /* Dumps IVS to FILE.  */
5575
5576 static void
5577 iv_ca_dump (struct ivopts_data *data, FILE *file, struct iv_ca *ivs)
5578 {
5579   const char *pref = "  invariants ";
5580   unsigned i;
5581   comp_cost cost = iv_ca_cost (ivs);
5582
5583   fprintf (file, "  cost: %d (complexity %d)\n", cost.cost, cost.complexity);
5584   fprintf (file, "  cand_cost: %d\n  cand_use_cost: %d (complexity %d)\n",
5585            ivs->cand_cost, ivs->cand_use_cost.cost, ivs->cand_use_cost.complexity);
5586   bitmap_print (file, ivs->cands, "  candidates: ","\n");
5587
5588    for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
5589     {
5590       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
5591       struct cost_pair *cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5592       if (cp)
5593         fprintf (file, "   use:%d --> iv_cand:%d, cost=(%d,%d)\n",
5594                  use->id, cp->cand->id, cp->cost.cost, cp->cost.complexity);
5595       else
5596         fprintf (file, "   use:%d --> ??\n", use->id);
5597     }
5598
5599   for (i = 1; i <= data->max_inv_id; i++)
5600     if (ivs->n_invariant_uses[i])
5601       {
5602         fprintf (file, "%s%d", pref, i);
5603         pref = ", ";
5604       }
5605   fprintf (file, "\n\n");
5606 }
5607
5608 /* Try changing candidate in IVS to CAND for each use.  Return cost of the
5609    new set, and store differences in DELTA.  Number of induction variables
5610    in the new set is stored to N_IVS. MIN_NCAND is a flag. When it is true
5611    the function will try to find a solution with mimimal iv candidates.  */
5612
5613 static comp_cost
5614 iv_ca_extend (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5615               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta,
5616               unsigned *n_ivs, bool min_ncand)
5617 {
5618   unsigned i;
5619   comp_cost cost;
5620   struct iv_use *use;
5621   struct cost_pair *old_cp, *new_cp;
5622
5623   *delta = NULL;
5624   for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
5625     {
5626       use = iv_use (data, i);
5627       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5628
5629       if (old_cp
5630           && old_cp->cand == cand)
5631         continue;
5632
5633       new_cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5634       if (!new_cp)
5635         continue;
5636
5637       if (!min_ncand && !iv_ca_has_deps (ivs, new_cp))
5638         continue;
5639
5640       if (!min_ncand && !cheaper_cost_pair (new_cp, old_cp))
5641         continue;
5642
5643       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
5644     }
5645
5646   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
5647   cost = iv_ca_cost (ivs);
5648   if (n_ivs)
5649     *n_ivs = iv_ca_n_cands (ivs);
5650   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
5651
5652   return cost;
5653 }
5654
5655 /* Try narrowing set IVS by removing CAND.  Return the cost of
5656    the new set and store the differences in DELTA.  */
5657
5658 static comp_cost
5659 iv_ca_narrow (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5660               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta)
5661 {
5662   unsigned i, ci;
5663   struct iv_use *use;
5664   struct cost_pair *old_cp, *new_cp, *cp;
5665   bitmap_iterator bi;
5666   struct iv_cand *cnd;
5667   comp_cost cost;
5668
5669   *delta = NULL;
5670   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5671     {
5672       use = iv_use (data, i);
5673
5674       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5675       if (old_cp->cand != cand)
5676         continue;
5677
5678       new_cp = NULL;
5679
5680       if (data->consider_all_candidates)
5681         {
5682           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, ci, bi)
5683             {
5684               if (ci == cand->id)
5685                 continue;
5686
5687               cnd = iv_cand (data, ci);
5688
5689               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
5690               if (!cp)
5691                 continue;
5692
5693               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
5694                 continue; 
5695
5696               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
5697                 continue;
5698
5699               new_cp = cp;
5700             }
5701         }
5702       else
5703         {
5704           EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (use->related_cands, ivs->cands, 0, ci, bi)
5705             {
5706               if (ci == cand->id)
5707                 continue;
5708
5709               cnd = iv_cand (data, ci);
5710
5711               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
5712               if (!cp)
5713                 continue;
5714               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
5715                 continue;
5716
5717               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
5718                 continue;
5719
5720               new_cp = cp;
5721             }
5722         }
5723
5724       if (!new_cp)
5725         {
5726           iv_ca_delta_free (delta);
5727           return infinite_cost;
5728         }
5729
5730       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
5731     }
5732
5733   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
5734   cost = iv_ca_cost (ivs);
5735   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
5736
5737   return cost;
5738 }
5739
5740 /* Try optimizing the set of candidates IVS by removing candidates different
5741    from to EXCEPT_CAND from it.  Return cost of the new set, and store
5742    differences in DELTA.  */
5743
5744 static comp_cost
5745 iv_ca_prune (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5746              struct iv_cand *except_cand, struct iv_ca_delta **delta)
5747 {
5748   bitmap_iterator bi;
5749   struct iv_ca_delta *act_delta, *best_delta;
5750   unsigned i;
5751   comp_cost best_cost, acost;
5752   struct iv_cand *cand;
5753
5754   best_delta = NULL;
5755   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5756
5757   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
5758     {
5759       cand = iv_cand (data, i);
5760
5761       if (cand == except_cand)
5762         continue;
5763
5764       acost = iv_ca_narrow (data, ivs, cand, &act_delta);
5765
5766       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5767         {
5768           best_cost = acost;
5769           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5770           best_delta = act_delta;
5771         }
5772       else
5773         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5774     }
5775
5776   if (!best_delta)
5777     {
5778       *delta = NULL;
5779       return best_cost;
5780     }
5781
5782   /* Recurse to possibly remove other unnecessary ivs.  */
5783   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5784   best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, except_cand, delta);
5785   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, false);
5786   *delta = iv_ca_delta_join (best_delta, *delta);
5787   return best_cost;
5788 }
5789
5790 /* Tries to extend the sets IVS in the best possible way in order
5791    to express the USE.  If ORIGINALP is true, prefer candidates from
5792    the original set of IVs, otherwise favor important candidates not
5793    based on any memory object.  */
5794
5795 static bool
5796 try_add_cand_for (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5797                   struct iv_use *use, bool originalp)
5798 {
5799   comp_cost best_cost, act_cost;
5800   unsigned i;
5801   bitmap_iterator bi;
5802   struct iv_cand *cand;
5803   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta;
5804   struct cost_pair *cp;
5805
5806   iv_ca_add_use (data, ivs, use, false);
5807   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5808
5809   cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5810   if (!cp)
5811     {
5812       ivs->upto--;
5813       ivs->bad_uses--;
5814       iv_ca_add_use (data, ivs, use, true);
5815       best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5816       cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5817     }
5818   if (cp)
5819     {
5820       best_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, NULL);
5821       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5822     }
5823
5824   /* If ORIGINALP is true, try to find the original IV for the use.  Otherwise
5825      first try important candidates not based on any memory object.  Only if
5826      this fails, try the specific ones.  Rationale -- in loops with many
5827      variables the best choice often is to use just one generic biv.  If we
5828      added here many ivs specific to the uses, the optimization algorithm later
5829      would be likely to get stuck in a local minimum, thus causing us to create
5830      too many ivs.  The approach from few ivs to more seems more likely to be
5831      successful -- starting from few ivs, replacing an expensive use by a
5832      specific iv should always be a win.  */
5833   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->important_candidates, 0, i, bi)
5834     {
5835       cand = iv_cand (data, i);
5836
5837       if (originalp && cand->pos !=IP_ORIGINAL)
5838         continue;
5839
5840       if (!originalp && cand->iv->base_object != NULL_TREE)
5841         continue;
5842
5843       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5844         continue;
5845
5846       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5847       if (!cp)
5848         continue;
5849
5850       iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5851       act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL,
5852                                true);
5853       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5854       act_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, act_delta);
5855
5856       if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
5857         {
5858           best_cost = act_cost;
5859
5860           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5861           best_delta = act_delta;
5862         }
5863       else
5864         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5865     }
5866
5867   if (infinite_cost_p (best_cost))
5868     {
5869       for (i = 0; i < use->n_map_members; i++)
5870         {
5871           cp = use->cost_map + i;
5872           cand = cp->cand;
5873           if (!cand)
5874             continue;
5875
5876           /* Already tried this.  */
5877           if (cand->important)
5878             {
5879               if (originalp && cand->pos == IP_ORIGINAL)
5880                 continue;
5881               if (!originalp && cand->iv->base_object == NULL_TREE)
5882                 continue;
5883             }
5884
5885           if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5886             continue;
5887
5888           act_delta = NULL;
5889           iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5890           act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL, true);
5891           iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5892           act_delta = iv_ca_delta_add (use, iv_ca_cand_for_use (ivs, use),
5893                                        cp, act_delta);
5894
5895           if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
5896             {
5897               best_cost = act_cost;
5898
5899               if (best_delta)
5900                 iv_ca_delta_free (&best_delta);
5901               best_delta = act_delta;
5902             }
5903           else
5904             iv_ca_delta_free (&act_delta);
5905         }
5906     }
5907
5908   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5909   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5910
5911   return !infinite_cost_p (best_cost);
5912 }
5913
5914 /* Finds an initial assignment of candidates to uses.  */
5915
5916 static struct iv_ca *
5917 get_initial_solution (struct ivopts_data *data, bool originalp)
5918 {
5919   struct iv_ca *ivs = iv_ca_new (data);
5920   unsigned i;
5921
5922   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5923     if (!try_add_cand_for (data, ivs, iv_use (data, i), originalp))
5924       {
5925         iv_ca_free (&ivs);
5926         return NULL;
5927       }
5928
5929   return ivs;
5930 }
5931
5932 /* Tries to improve set of induction variables IVS.  */
5933
5934 static bool
5935 try_improve_iv_set (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
5936 {
5937   unsigned i, n_ivs;
5938   comp_cost acost, best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5939   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta, *tmp_delta;
5940   struct iv_cand *cand;
5941
5942   /* Try extending the set of induction variables by one.  */
5943   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5944     {
5945       cand = iv_cand (data, i);
5946
5947       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5948         continue;
5949
5950       acost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, &n_ivs, false);
5951       if (!act_delta)
5952         continue;
5953
5954       /* If we successfully added the candidate and the set is small enough,
5955          try optimizing it by removing other candidates.  */
5956       if (n_ivs <= ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND)
5957         {
5958           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, true);
5959           acost = iv_ca_prune (data, ivs, cand, &tmp_delta);
5960           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, false);
5961           act_delta = iv_ca_delta_join (act_delta, tmp_delta);
5962         }
5963
5964       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5965         {
5966           best_cost = acost;
5967           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5968           best_delta = act_delta;
5969         }
5970       else
5971         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5972     }
5973
5974   if (!best_delta)
5975     {
5976       /* Try removing the candidates from the set instead.  */
5977       best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, NULL, &best_delta);
5978
5979       /* Nothing more we can do.  */
5980       if (!best_delta)
5981         return false;
5982     }
5983
5984   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5985   gcc_assert (compare_costs (best_cost, iv_ca_cost (ivs)) == 0);
5986   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5987   return true;
5988 }
5989
5990 /* Attempts to find the optimal set of induction variables.  We do simple
5991    greedy heuristic -- we try to replace at most one candidate in the selected
5992    solution and remove the unused ivs while this improves the cost.  */
5993
5994 static struct iv_ca *
5995 find_optimal_iv_set_1 (struct ivopts_data *data, bool originalp)
5996 {
5997   struct iv_ca *set;
5998
5999   /* Get the initial solution.  */
6000   set = get_initial_solution (data, originalp);
6001   if (!set)
6002     {
6003       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6004         fprintf (dump_file, "Unable to substitute for ivs, failed.\n");
6005       return NULL;
6006     }
6007
6008   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6009     {
6010       fprintf (dump_file, "Initial set of candidates:\n");
6011       iv_ca_dump (data, dump_file, set);
6012     }
6013
6014   while (try_improve_iv_set (data, set))
6015     {
6016       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6017         {
6018           fprintf (dump_file, "Improved to:\n");
6019           iv_ca_dump (data, dump_file, set);
6020         }
6021     }
6022
6023   return set;
6024 }
6025
6026 static struct iv_ca *
6027 find_optimal_iv_set (struct ivopts_data *data)
6028 {
6029   unsigned i;
6030   struct iv_ca *set, *origset;
6031   struct iv_use *use;
6032   comp_cost cost, origcost;
6033
6034   /* Determine the cost based on a strategy that starts with original IVs,
6035      and try again using a strategy that prefers candidates not based
6036      on any IVs.  */
6037   origset = find_optimal_iv_set_1 (data, true);
6038   set = find_optimal_iv_set_1 (data, false);
6039
6040   if (!origset && !set)
6041     return NULL;
6042
6043   origcost = origset ? iv_ca_cost (origset) : infinite_cost;
6044   cost = set ? iv_ca_cost (set) : infinite_cost;
6045
6046   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6047     {
6048       fprintf (dump_file, "Original cost %d (complexity %d)\n\n",
6049                origcost.cost, origcost.complexity);
6050       fprintf (dump_file, "Final cost %d (complexity %d)\n\n",
6051                cost.cost, cost.complexity);
6052     }
6053
6054   /* Choose the one with the best cost.  */
6055   if (compare_costs (origcost, cost) <= 0)
6056     {
6057       if (set)
6058         iv_ca_free (&set);
6059       set = origset;
6060     }
6061   else if (origset)
6062     iv_ca_free (&origset);
6063
6064   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6065     {
6066       use = iv_use (data, i);
6067       use->selected = iv_ca_cand_for_use (set, use)->cand;
6068     }
6069
6070   return set;
6071 }
6072
6073 /* Creates a new induction variable corresponding to CAND.  */
6074
6075 static void
6076 create_new_iv (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
6077 {
6078   gimple_stmt_iterator incr_pos;
6079   tree base;
6080   bool after = false;
6081
6082   if (!cand->iv)
6083     return;
6084
6085   switch (cand->pos)
6086     {
6087     case IP_NORMAL:
6088       incr_pos = gsi_last_bb (ip_normal_pos (data->current_loop));
6089       break;
6090
6091     case IP_END:
6092       incr_pos = gsi_last_bb (ip_end_pos (data->current_loop));
6093       after = true;
6094       break;
6095
6096     case IP_AFTER_USE:
6097       after = true;
6098       /* fall through */
6099     case IP_BEFORE_USE:
6100       incr_pos = gsi_for_stmt (cand->incremented_at);
6101       break;
6102
6103     case IP_ORIGINAL:
6104       /* Mark that the iv is preserved.  */
6105       name_info (data, cand->var_before)->preserve_biv = true;
6106       name_info (data, cand->var_after)->preserve_biv = true;
6107
6108       /* Rewrite the increment so that it uses var_before directly.  */
6109       find_interesting_uses_op (data, cand->var_after)->selected = cand;
6110       return;
6111     }
6112
6113   gimple_add_tmp_var (cand->var_before);
6114   add_referenced_var (cand->var_before);
6115
6116   base = unshare_expr (cand->iv->base);
6117
6118   create_iv (base, unshare_expr (cand->iv->step),
6119              cand->var_before, data->current_loop,
6120              &incr_pos, after, &cand->var_before, &cand->var_after);
6121 }
6122
6123 /* Creates new induction variables described in SET.  */
6124
6125 static void
6126 create_new_ivs (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *set)
6127 {
6128   unsigned i;
6129   struct iv_cand *cand;
6130   bitmap_iterator bi;
6131
6132   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
6133     {
6134       cand = iv_cand (data, i);
6135       create_new_iv (data, cand);
6136     }
6137
6138   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6139     {
6140       fprintf (dump_file, "\nSelected IV set: \n");
6141       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
6142         {
6143           cand = iv_cand (data, i);
6144           dump_cand (dump_file, cand);
6145         }
6146       fprintf (dump_file, "\n");
6147     }
6148 }
6149
6150 /* Rewrites USE (definition of iv used in a nonlinear expression)
6151    using candidate CAND.  */
6152
6153 static void
6154 rewrite_use_nonlinear_expr (struct ivopts_data *data,
6155                             struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6156 {
6157   tree comp;
6158   tree op, tgt;
6159   gimple ass;
6160   gimple_stmt_iterator bsi;
6161
6162   /* An important special case -- if we are asked to express value of
6163      the original iv by itself, just exit; there is no need to
6164      introduce a new computation (that might also need casting the
6165      variable to unsigned and back).  */
6166   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
6167       && cand->incremented_at == use->stmt)
6168     {
6169       tree step, ctype, utype;
6170       enum tree_code incr_code = PLUS_EXPR, old_code;
6171
6172       gcc_assert (is_gimple_assign (use->stmt));
6173       gcc_assert (gimple_assign_lhs (use->stmt) == cand->var_after);
6174
6175       step = cand->iv->step;
6176       ctype = TREE_TYPE (step);
6177       utype = TREE_TYPE (cand->var_after);
6178       if (TREE_CODE (step) == NEGATE_EXPR)
6179         {
6180           incr_code = MINUS_EXPR;
6181           step = TREE_OPERAND (step, 0);
6182         }
6183
6184       /* Check whether we may leave the computation unchanged.
6185          This is the case only if it does not rely on other
6186          computations in the loop -- otherwise, the computation
6187          we rely upon may be removed in remove_unused_ivs,
6188          thus leading to ICE.  */
6189       old_code = gimple_assign_rhs_code (use->stmt);
6190       if (old_code == PLUS_EXPR
6191           || old_code == MINUS_EXPR
6192           || old_code == POINTER_PLUS_EXPR)
6193         {
6194           if (gimple_assign_rhs1 (use->stmt) == cand->var_before)
6195             op = gimple_assign_rhs2 (use->stmt);
6196           else if (old_code != MINUS_EXPR
6197                    && gimple_assign_rhs2 (use->stmt) == cand->var_before)
6198             op = gimple_assign_rhs1 (use->stmt);
6199           else
6200             op = NULL_TREE;
6201         }
6202       else
6203         op = NULL_TREE;
6204
6205       if (op
6206           && (TREE_CODE (op) == INTEGER_CST
6207               || operand_equal_p (op, step, 0)))
6208         return;
6209
6210       /* Otherwise, add the necessary computations to express
6211          the iv.  */
6212       op = fold_convert (ctype, cand->var_before);
6213       comp = fold_convert (utype,
6214                            build2 (incr_code, ctype, op,
6215                                    unshare_expr (step)));
6216     }
6217   else
6218     {
6219       comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
6220       gcc_assert (comp != NULL_TREE);
6221     }
6222
6223   switch (gimple_code (use->stmt))
6224     {
6225     case GIMPLE_PHI:
6226       tgt = PHI_RESULT (use->stmt);
6227
6228       /* If we should keep the biv, do not replace it.  */
6229       if (name_info (data, tgt)->preserve_biv)
6230         return;
6231
6232       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (use->stmt));
6233       break;
6234
6235     case GIMPLE_ASSIGN:
6236       tgt = gimple_assign_lhs (use->stmt);
6237       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6238       break;
6239
6240     default:
6241       gcc_unreachable ();
6242     }
6243
6244   if (!valid_gimple_rhs_p (comp)
6245       || (gimple_code (use->stmt) != GIMPLE_PHI
6246           /* We can't allow re-allocating the stmt as it might be pointed
6247              to still.  */
6248           && (get_gimple_rhs_num_ops (TREE_CODE (comp))
6249               >= gimple_num_ops (gsi_stmt (bsi)))))
6250     {
6251       comp = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, true, NULL_TREE,
6252                                        true, GSI_SAME_STMT);
6253       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (tgt)))
6254         {
6255           duplicate_ssa_name_ptr_info (comp, SSA_NAME_PTR_INFO (tgt));
6256           /* As this isn't a plain copy we have to reset alignment
6257              information.  */
6258           if (SSA_NAME_PTR_INFO (comp))
6259             {
6260               SSA_NAME_PTR_INFO (comp)->align = 1;
6261               SSA_NAME_PTR_INFO (comp)->misalign = 0;
6262             }
6263         }
6264     }
6265
6266   if (gimple_code (use->stmt) == GIMPLE_PHI)
6267     {
6268       ass = gimple_build_assign (tgt, comp);
6269       gsi_insert_before (&bsi, ass, GSI_SAME_STMT);
6270
6271       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6272       remove_phi_node (&bsi, false);
6273     }
6274   else
6275     {
6276       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, comp);
6277       use->stmt = gsi_stmt (bsi);
6278     }
6279 }
6280
6281 /* Performs a peephole optimization to reorder the iv update statement with
6282    a mem ref to enable instruction combining in later phases. The mem ref uses
6283    the iv value before the update, so the reordering transformation requires
6284    adjustment of the offset. CAND is the selected IV_CAND.
6285
6286    Example:
6287
6288    t = MEM_REF (base, iv1, 8, 16);  // base, index, stride, offset
6289    iv2 = iv1 + 1;
6290
6291    if (t < val)      (1)
6292      goto L;
6293    goto Head;
6294
6295
6296    directly propagating t over to (1) will introduce overlapping live range
6297    thus increase register pressure. This peephole transform it into:
6298
6299
6300    iv2 = iv1 + 1;
6301    t = MEM_REF (base, iv2, 8, 8);
6302    if (t < val)
6303      goto L;
6304    goto Head;
6305 */
6306
6307 static void
6308 adjust_iv_update_pos (struct iv_cand *cand, struct iv_use *use)
6309 {
6310   tree var_after;
6311   gimple iv_update, stmt;
6312   basic_block bb;
6313   gimple_stmt_iterator gsi, gsi_iv;
6314
6315   if (cand->pos != IP_NORMAL)
6316     return;
6317
6318   var_after = cand->var_after;
6319   iv_update = SSA_NAME_DEF_STMT (var_after);
6320
6321   bb = gimple_bb (iv_update);
6322   gsi = gsi_last_nondebug_bb (bb);
6323   stmt = gsi_stmt (gsi);
6324
6325   /* Only handle conditional statement for now.  */
6326   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
6327     return;
6328
6329   gsi_prev_nondebug (&gsi);
6330   stmt = gsi_stmt (gsi);
6331   if (stmt != iv_update)
6332     return;
6333
6334   gsi_prev_nondebug (&gsi);
6335   if (gsi_end_p (gsi))
6336     return;
6337
6338   stmt = gsi_stmt (gsi);
6339   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
6340     return;
6341
6342   if (stmt != use->stmt)
6343     return;
6344
6345   if (TREE_CODE (gimple_assign_lhs (stmt)) != SSA_NAME)
6346     return;
6347
6348   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6349     {
6350       fprintf (dump_file, "Reordering \n");
6351       print_gimple_stmt (dump_file, iv_update, 0, 0);
6352       print_gimple_stmt (dump_file, use->stmt, 0, 0);
6353       fprintf (dump_file, "\n");
6354     }
6355
6356   gsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6357   gsi_iv = gsi_for_stmt (iv_update);
6358   gsi_move_before (&gsi_iv, &gsi);
6359
6360   cand->pos = IP_BEFORE_USE;
6361   cand->incremented_at = use->stmt;
6362 }
6363
6364 /* Rewrites USE (address that is an iv) using candidate CAND.  */
6365
6366 static void
6367 rewrite_use_address (struct ivopts_data *data,
6368                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6369 {
6370   aff_tree aff;
6371   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6372   tree base_hint = NULL_TREE;
6373   tree ref, iv;
6374   bool ok;
6375
6376   adjust_iv_update_pos (cand, use);
6377   ok = get_computation_aff (data->current_loop, use, cand, use->stmt, &aff);
6378   gcc_assert (ok);
6379   unshare_aff_combination (&aff);
6380
6381   /* To avoid undefined overflow problems, all IV candidates use unsigned
6382      integer types.  The drawback is that this makes it impossible for
6383      create_mem_ref to distinguish an IV that is based on a memory object
6384      from one that represents simply an offset.
6385
6386      To work around this problem, we pass a hint to create_mem_ref that
6387      indicates which variable (if any) in aff is an IV based on a memory
6388      object.  Note that we only consider the candidate.  If this is not
6389      based on an object, the base of the reference is in some subexpression
6390      of the use -- but these will use pointer types, so they are recognized
6391      by the create_mem_ref heuristics anyway.  */
6392   if (cand->iv->base_object)
6393     base_hint = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6394
6395   iv = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6396   ref = create_mem_ref (&bsi, TREE_TYPE (*use->op_p), &aff,
6397                         reference_alias_ptr_type (*use->op_p),
6398                         iv, base_hint, data->speed);
6399   copy_ref_info (ref, *use->op_p);
6400   *use->op_p = ref;
6401 }
6402
6403 /* Rewrites USE (the condition such that one of the arguments is an iv) using
6404    candidate CAND.  */
6405
6406 static void
6407 rewrite_use_compare (struct ivopts_data *data,
6408                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6409 {
6410   tree comp, *var_p, op, bound;
6411   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6412   enum tree_code compare;
6413   struct cost_pair *cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
6414   bool ok;
6415
6416   bound = cp->value;
6417   if (bound)
6418     {
6419       tree var = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6420       tree var_type = TREE_TYPE (var);
6421       gimple_seq stmts;
6422
6423       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6424         {
6425           fprintf (dump_file, "Replacing exit test: ");
6426           print_gimple_stmt (dump_file, use->stmt, 0, TDF_SLIM);
6427         }
6428       compare = cp->comp;
6429       bound = unshare_expr (fold_convert (var_type, bound));
6430       op = force_gimple_operand (bound, &stmts, true, NULL_TREE);
6431       if (stmts)
6432         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (
6433                 loop_preheader_edge (data->current_loop),
6434                 stmts);
6435
6436       gimple_cond_set_lhs (use->stmt, var);
6437       gimple_cond_set_code (use->stmt, compare);
6438       gimple_cond_set_rhs (use->stmt, op);
6439       return;
6440     }
6441
6442   /* The induction variable elimination failed; just express the original
6443      giv.  */
6444   comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
6445   gcc_assert (comp != NULL_TREE);
6446
6447   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, &var_p, NULL, NULL, NULL);
6448   gcc_assert (ok);
6449
6450   *var_p = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, true, SSA_NAME_VAR (*var_p),
6451                                      true, GSI_SAME_STMT);
6452 }
6453
6454 /* Rewrites USE using candidate CAND.  */
6455
6456 static void
6457 rewrite_use (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6458 {
6459   switch (use->type)
6460     {
6461       case USE_NONLINEAR_EXPR:
6462         rewrite_use_nonlinear_expr (data, use, cand);
6463         break;
6464
6465       case USE_ADDRESS:
6466         rewrite_use_address (data, use, cand);
6467         break;
6468
6469       case USE_COMPARE:
6470         rewrite_use_compare (data, use, cand);
6471         break;
6472
6473       default:
6474         gcc_unreachable ();
6475     }
6476
6477   update_stmt (use->stmt);
6478 }
6479
6480 /* Rewrite the uses using the selected induction variables.  */
6481
6482 static void
6483 rewrite_uses (struct ivopts_data *data)
6484 {
6485   unsigned i;
6486   struct iv_cand *cand;
6487   struct iv_use *use;
6488
6489   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6490     {
6491       use = iv_use (data, i);
6492       cand = use->selected;
6493       gcc_assert (cand);
6494
6495       rewrite_use (data, use, cand);
6496     }
6497 }
6498
6499 /* Removes the ivs that are not used after rewriting.  */
6500
6501 static void
6502 remove_unused_ivs (struct ivopts_data *data)
6503 {
6504   unsigned j;
6505   bitmap_iterator bi;
6506   bitmap toremove = BITMAP_ALLOC (NULL);
6507
6508   /* Figure out an order in which to release SSA DEFs so that we don't
6509      release something that we'd have to propagate into a debug stmt
6510      afterwards.  */
6511   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
6512     {
6513       struct version_info *info;
6514
6515       info = ver_info (data, j);
6516       if (info->iv
6517           && !integer_zerop (info->iv->step)
6518           && !info->inv_id
6519           && !info->iv->have_use_for
6520           && !info->preserve_biv)
6521         bitmap_set_bit (toremove, SSA_NAME_VERSION (info->iv->ssa_name));
6522     }
6523
6524   release_defs_bitset (toremove);
6525
6526   BITMAP_FREE (toremove);
6527 }
6528
6529 /* Frees memory occupied by struct tree_niter_desc in *VALUE. Callback
6530    for pointer_map_traverse.  */
6531
6532 static bool
6533 free_tree_niter_desc (const void *key ATTRIBUTE_UNUSED, void **value,
6534                       void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
6535 {
6536   struct tree_niter_desc *const niter = (struct tree_niter_desc *) *value;
6537
6538   free (niter);
6539   return true;
6540 }
6541
6542 /* Frees data allocated by the optimization of a single loop.  */
6543
6544 static void
6545 free_loop_data (struct ivopts_data *data)
6546 {
6547   unsigned i, j;
6548   bitmap_iterator bi;
6549   tree obj;
6550
6551   if (data->niters)
6552     {
6553       pointer_map_traverse (data->niters, free_tree_niter_desc, NULL);
6554       pointer_map_destroy (data->niters);
6555       data->niters = NULL;
6556     }
6557
6558   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
6559     {
6560       struct version_info *info;
6561
6562       info = ver_info (data, i);
6563       free (info->iv);
6564       info->iv = NULL;
6565       info->has_nonlin_use = false;
6566       info->preserve_biv = false;
6567       info->inv_id = 0;
6568     }
6569   bitmap_clear (data->relevant);
6570   bitmap_clear (data->important_candidates);
6571
6572   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6573     {
6574       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
6575
6576       free (use->iv);
6577       BITMAP_FREE (use->related_cands);
6578       for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
6579         if (use->cost_map[j].depends_on)
6580           BITMAP_FREE (use->cost_map[j].depends_on);
6581       free (use->cost_map);
6582       free (use);
6583     }
6584   VEC_truncate (iv_use_p, data->iv_uses, 0);
6585
6586   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
6587     {
6588       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
6589
6590       free (cand->iv);
6591       if (cand->depends_on)
6592         BITMAP_FREE (cand->depends_on);
6593       free (cand);
6594     }
6595   VEC_truncate (iv_cand_p, data->iv_candidates, 0);
6596
6597   if (data->version_info_size < num_ssa_names)
6598     {
6599       data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
6600       free (data->version_info);
6601       data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
6602     }
6603
6604   data->max_inv_id = 0;
6605
6606   FOR_EACH_VEC_ELT (tree, decl_rtl_to_reset, i, obj)
6607     SET_DECL_RTL (obj, NULL_RTX);
6608
6609   VEC_truncate (tree, decl_rtl_to_reset, 0);
6610
6611   htab_empty (data->inv_expr_tab);
6612   data->inv_expr_id = 0;
6613 }
6614
6615 /* Finalizes data structures used by the iv optimization pass.  LOOPS is the
6616    loop tree.  */
6617
6618 static void
6619 tree_ssa_iv_optimize_finalize (struct ivopts_data *data)
6620 {
6621   free_loop_data (data);
6622   free (data->version_info);
6623   BITMAP_FREE (data->relevant);
6624   BITMAP_FREE (data->important_candidates);
6625
6626   VEC_free (tree, heap, decl_rtl_to_reset);
6627   VEC_free (iv_use_p, heap, data->iv_uses);
6628   VEC_free (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates);
6629   htab_delete (data->inv_expr_tab);
6630 }
6631
6632 /* Returns true if the loop body BODY includes any function calls.  */
6633
6634 static bool
6635 loop_body_includes_call (basic_block *body, unsigned num_nodes)
6636 {
6637   gimple_stmt_iterator gsi;
6638   unsigned i;
6639
6640   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
6641     for (gsi = gsi_start_bb (body[i]); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
6642       {
6643         gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
6644         if (is_gimple_call (stmt)
6645             && !is_inexpensive_builtin (gimple_call_fndecl (stmt)))
6646           return true;
6647       }
6648   return false;
6649 }
6650
6651 /* Optimizes the LOOP.  Returns true if anything changed.  */
6652
6653 static bool
6654 tree_ssa_iv_optimize_loop (struct ivopts_data *data, struct loop *loop)
6655 {
6656   bool changed = false;
6657   struct iv_ca *iv_ca;
6658   edge exit = single_dom_exit (loop);
6659   basic_block *body;
6660
6661   gcc_assert (!data->niters);
6662   data->current_loop = loop;
6663   data->speed = optimize_loop_for_speed_p (loop);
6664
6665   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6666     {
6667       fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n", loop->num);
6668
6669       if (exit)
6670         {
6671           fprintf (dump_file, "  single exit %d -> %d, exit condition ",
6672                    exit->src->index, exit->dest->index);
6673           print_gimple_stmt (dump_file, last_stmt (exit->src), 0, TDF_SLIM);
6674           fprintf (dump_file, "\n");
6675         }
6676
6677       fprintf (dump_file, "\n");
6678     }
6679
6680   body = get_loop_body (loop);
6681   data->body_includes_call = loop_body_includes_call (body, loop->num_nodes);
6682   renumber_gimple_stmt_uids_in_blocks (body, loop->num_nodes);
6683   free (body);
6684
6685   data->loop_single_exit_p = exit != NULL && loop_only_exit_p (loop, exit);
6686
6687   /* For each ssa name determines whether it behaves as an induction variable
6688      in some loop.  */
6689   if (!find_induction_variables (data))
6690     goto finish;
6691
6692   /* Finds interesting uses (item 1).  */
6693   find_interesting_uses (data);
6694   if (n_iv_uses (data) > MAX_CONSIDERED_USES)
6695     goto finish;
6696
6697   /* Finds candidates for the induction variables (item 2).  */
6698   find_iv_candidates (data);
6699
6700   /* Calculates the costs (item 3, part 1).  */
6701   determine_iv_costs (data);
6702   determine_use_iv_costs (data);
6703   determine_set_costs (data);
6704
6705   /* Find the optimal set of induction variables (item 3, part 2).  */
6706   iv_ca = find_optimal_iv_set (data);
6707   if (!iv_ca)
6708     goto finish;
6709   changed = true;
6710
6711   /* Create the new induction variables (item 4, part 1).  */
6712   create_new_ivs (data, iv_ca);
6713   iv_ca_free (&iv_ca);
6714
6715   /* Rewrite the uses (item 4, part 2).  */
6716   rewrite_uses (data);
6717
6718   /* Remove the ivs that are unused after rewriting.  */
6719   remove_unused_ivs (data);
6720
6721   /* We have changed the structure of induction variables; it might happen
6722      that definitions in the scev database refer to some of them that were
6723      eliminated.  */
6724   scev_reset ();
6725
6726 finish:
6727   free_loop_data (data);
6728
6729   return changed;
6730 }
6731
6732 /* Main entry point.  Optimizes induction variables in loops.  */
6733
6734 void
6735 tree_ssa_iv_optimize (void)
6736 {
6737   struct loop *loop;
6738   struct ivopts_data data;
6739   loop_iterator li;
6740
6741   tree_ssa_iv_optimize_init (&data);
6742
6743   /* Optimize the loops starting with the innermost ones.  */
6744   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
6745     {
6746       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6747         flow_loop_dump (loop, dump_file, NULL, 1);
6748
6749       tree_ssa_iv_optimize_loop (&data, loop);
6750     }
6751
6752   tree_ssa_iv_optimize_finalize (&data);
6753 }