OSDN Git Service

2010-02-11 Richard Guenther <rguenther@suse.de>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-ivopts.c
1 /* Induction variable optimizations.
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009
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 "rtl.h"
71 #include "tm_p.h"
72 #include "hard-reg-set.h"
73 #include "basic-block.h"
74 #include "output.h"
75 #include "diagnostic.h"
76 #include "tree-flow.h"
77 #include "tree-dump.h"
78 #include "timevar.h"
79 #include "cfgloop.h"
80 #include "varray.h"
81 #include "expr.h"
82 #include "tree-pass.h"
83 #include "ggc.h"
84 #include "insn-config.h"
85 #include "recog.h"
86 #include "pointer-set.h"
87 #include "hashtab.h"
88 #include "tree-chrec.h"
89 #include "tree-scalar-evolution.h"
90 #include "cfgloop.h"
91 #include "params.h"
92 #include "langhooks.h"
93 #include "tree-affine.h"
94 #include "target.h"
95
96 /* The infinite cost.  */
97 #define INFTY 10000000
98
99 /* The expected number of loop iterations.  TODO -- use profiling instead of
100    this.  */
101 #define AVG_LOOP_NITER(LOOP) 5
102
103
104 /* Representation of the induction variable.  */
105 struct iv
106 {
107   tree base;            /* Initial value of the iv.  */
108   tree base_object;     /* A memory object to that the induction variable points.  */
109   tree step;            /* Step of the iv (constant only).  */
110   tree ssa_name;        /* The ssa name with the value.  */
111   bool biv_p;           /* Is it a biv?  */
112   bool have_use_for;    /* Do we already have a use for it?  */
113   unsigned use_id;      /* The identifier in the use if it is the case.  */
114 };
115
116 /* Per-ssa version information (induction variable descriptions, etc.).  */
117 struct version_info
118 {
119   tree name;            /* The ssa name.  */
120   struct iv *iv;        /* Induction variable description.  */
121   bool has_nonlin_use;  /* For a loop-level invariant, whether it is used in
122                            an expression that is not an induction variable.  */
123   unsigned inv_id;      /* Id of an invariant.  */
124   bool preserve_biv;    /* For the original biv, whether to preserve it.  */
125 };
126
127 /* Types of uses.  */
128 enum use_type
129 {
130   USE_NONLINEAR_EXPR,   /* Use in a nonlinear expression.  */
131   USE_ADDRESS,          /* Use in an address.  */
132   USE_COMPARE           /* Use is a compare.  */
133 };
134
135 /* Cost of a computation.  */
136 typedef struct
137 {
138   int cost;             /* The runtime cost.  */
139   unsigned complexity;  /* The estimate of the complexity of the code for
140                            the computation (in no concrete units --
141                            complexity field should be larger for more
142                            complex expressions and addressing modes).  */
143 } comp_cost;
144
145 static const comp_cost zero_cost = {0, 0};
146 static const comp_cost infinite_cost = {INFTY, INFTY};
147
148 /* The candidate - cost pair.  */
149 struct cost_pair
150 {
151   struct iv_cand *cand; /* The candidate.  */
152   comp_cost cost;       /* The cost.  */
153   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that have to be
154                            preserved.  */
155   tree value;           /* For final value elimination, the expression for
156                            the final value of the iv.  For iv elimination,
157                            the new bound to compare with.  */
158 };
159
160 /* Use.  */
161 struct iv_use
162 {
163   unsigned id;          /* The id of the use.  */
164   enum use_type type;   /* Type of the use.  */
165   struct iv *iv;        /* The induction variable it is based on.  */
166   gimple stmt;          /* Statement in that it occurs.  */
167   tree *op_p;           /* The place where it occurs.  */
168   bitmap related_cands; /* The set of "related" iv candidates, plus the common
169                            important ones.  */
170
171   unsigned n_map_members; /* Number of candidates in the cost_map list.  */
172   struct cost_pair *cost_map;
173                         /* The costs wrto the iv candidates.  */
174
175   struct iv_cand *selected;
176                         /* The selected candidate.  */
177 };
178
179 /* The position where the iv is computed.  */
180 enum iv_position
181 {
182   IP_NORMAL,            /* At the end, just before the exit condition.  */
183   IP_END,               /* At the end of the latch block.  */
184   IP_BEFORE_USE,        /* Immediately before a specific use.  */
185   IP_AFTER_USE,         /* Immediately after a specific use.  */
186   IP_ORIGINAL           /* The original biv.  */
187 };
188
189 /* The induction variable candidate.  */
190 struct iv_cand
191 {
192   unsigned id;          /* The number of the candidate.  */
193   bool important;       /* Whether this is an "important" candidate, i.e. such
194                            that it should be considered by all uses.  */
195   enum iv_position pos; /* Where it is computed.  */
196   gimple incremented_at;/* For original biv, the statement where it is
197                            incremented.  */
198   tree var_before;      /* The variable used for it before increment.  */
199   tree var_after;       /* The variable used for it after increment.  */
200   struct iv *iv;        /* The value of the candidate.  NULL for
201                            "pseudocandidate" used to indicate the possibility
202                            to replace the final value of an iv by direct
203                            computation of the value.  */
204   unsigned cost;        /* Cost of the candidate.  */
205   unsigned cost_step;   /* Cost of the candidate's increment operation.  */
206   struct iv_use *ainc_use; /* For IP_{BEFORE,AFTER}_USE candidates, the place
207                               where it is incremented.  */
208   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that are used in step of the
209                            biv.  */
210 };
211
212 /* The data used by the induction variable optimizations.  */
213
214 typedef struct iv_use *iv_use_p;
215 DEF_VEC_P(iv_use_p);
216 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_use_p,heap);
217
218 typedef struct iv_cand *iv_cand_p;
219 DEF_VEC_P(iv_cand_p);
220 DEF_VEC_ALLOC_P(iv_cand_p,heap);
221
222 struct ivopts_data
223 {
224   /* The currently optimized loop.  */
225   struct loop *current_loop;
226
227   /* Numbers of iterations for all exits of the current loop.  */
228   struct pointer_map_t *niters;
229
230   /* Number of registers used in it.  */
231   unsigned regs_used;
232
233   /* The size of version_info array allocated.  */
234   unsigned version_info_size;
235
236   /* The array of information for the ssa names.  */
237   struct version_info *version_info;
238
239   /* The bitmap of indices in version_info whose value was changed.  */
240   bitmap relevant;
241
242   /* The uses of induction variables.  */
243   VEC(iv_use_p,heap) *iv_uses;
244
245   /* The candidates.  */
246   VEC(iv_cand_p,heap) *iv_candidates;
247
248   /* A bitmap of important candidates.  */
249   bitmap important_candidates;
250
251   /* The maximum invariant id.  */
252   unsigned max_inv_id;
253
254   /* Whether to consider just related and important candidates when replacing a
255      use.  */
256   bool consider_all_candidates;
257
258   /* Are we optimizing for speed?  */
259   bool speed;
260 };
261
262 /* An assignment of iv candidates to uses.  */
263
264 struct iv_ca
265 {
266   /* The number of uses covered by the assignment.  */
267   unsigned upto;
268
269   /* Number of uses that cannot be expressed by the candidates in the set.  */
270   unsigned bad_uses;
271
272   /* Candidate assigned to a use, together with the related costs.  */
273   struct cost_pair **cand_for_use;
274
275   /* Number of times each candidate is used.  */
276   unsigned *n_cand_uses;
277
278   /* The candidates used.  */
279   bitmap cands;
280
281   /* The number of candidates in the set.  */
282   unsigned n_cands;
283
284   /* Total number of registers needed.  */
285   unsigned n_regs;
286
287   /* Total cost of expressing uses.  */
288   comp_cost cand_use_cost;
289
290   /* Total cost of candidates.  */
291   unsigned cand_cost;
292
293   /* Number of times each invariant is used.  */
294   unsigned *n_invariant_uses;
295
296   /* Total cost of the assignment.  */
297   comp_cost cost;
298 };
299
300 /* Difference of two iv candidate assignments.  */
301
302 struct iv_ca_delta
303 {
304   /* Changed use.  */
305   struct iv_use *use;
306
307   /* An old assignment (for rollback purposes).  */
308   struct cost_pair *old_cp;
309
310   /* A new assignment.  */
311   struct cost_pair *new_cp;
312
313   /* Next change in the list.  */
314   struct iv_ca_delta *next_change;
315 };
316
317 /* Bound on number of candidates below that all candidates are considered.  */
318
319 #define CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND \
320   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND))
321
322 /* If there are more iv occurrences, we just give up (it is quite unlikely that
323    optimizing such a loop would help, and it would take ages).  */
324
325 #define MAX_CONSIDERED_USES \
326   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_MAX_CONSIDERED_USES))
327
328 /* If there are at most this number of ivs in the set, try removing unnecessary
329    ivs from the set always.  */
330
331 #define ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND \
332   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND))
333
334 /* The list of trees for that the decl_rtl field must be reset is stored
335    here.  */
336
337 static VEC(tree,heap) *decl_rtl_to_reset;
338
339 /* Number of uses recorded in DATA.  */
340
341 static inline unsigned
342 n_iv_uses (struct ivopts_data *data)
343 {
344   return VEC_length (iv_use_p, data->iv_uses);
345 }
346
347 /* Ith use recorded in DATA.  */
348
349 static inline struct iv_use *
350 iv_use (struct ivopts_data *data, unsigned i)
351 {
352   return VEC_index (iv_use_p, data->iv_uses, i);
353 }
354
355 /* Number of candidates recorded in DATA.  */
356
357 static inline unsigned
358 n_iv_cands (struct ivopts_data *data)
359 {
360   return VEC_length (iv_cand_p, data->iv_candidates);
361 }
362
363 /* Ith candidate recorded in DATA.  */
364
365 static inline struct iv_cand *
366 iv_cand (struct ivopts_data *data, unsigned i)
367 {
368   return VEC_index (iv_cand_p, data->iv_candidates, i);
369 }
370
371 /* The single loop exit if it dominates the latch, NULL otherwise.  */
372
373 edge
374 single_dom_exit (struct loop *loop)
375 {
376   edge exit = single_exit (loop);
377
378   if (!exit)
379     return NULL;
380
381   if (!just_once_each_iteration_p (loop, exit->src))
382     return NULL;
383
384   return exit;
385 }
386
387 /* Dumps information about the induction variable IV to FILE.  */
388
389 extern void dump_iv (FILE *, struct iv *);
390 void
391 dump_iv (FILE *file, struct iv *iv)
392 {
393   if (iv->ssa_name)
394     {
395       fprintf (file, "ssa name ");
396       print_generic_expr (file, iv->ssa_name, TDF_SLIM);
397       fprintf (file, "\n");
398     }
399
400   fprintf (file, "  type ");
401   print_generic_expr (file, TREE_TYPE (iv->base), TDF_SLIM);
402   fprintf (file, "\n");
403
404   if (iv->step)
405     {
406       fprintf (file, "  base ");
407       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
408       fprintf (file, "\n");
409
410       fprintf (file, "  step ");
411       print_generic_expr (file, iv->step, TDF_SLIM);
412       fprintf (file, "\n");
413     }
414   else
415     {
416       fprintf (file, "  invariant ");
417       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
418       fprintf (file, "\n");
419     }
420
421   if (iv->base_object)
422     {
423       fprintf (file, "  base object ");
424       print_generic_expr (file, iv->base_object, TDF_SLIM);
425       fprintf (file, "\n");
426     }
427
428   if (iv->biv_p)
429     fprintf (file, "  is a biv\n");
430 }
431
432 /* Dumps information about the USE to FILE.  */
433
434 extern void dump_use (FILE *, struct iv_use *);
435 void
436 dump_use (FILE *file, struct iv_use *use)
437 {
438   fprintf (file, "use %d\n", use->id);
439
440   switch (use->type)
441     {
442     case USE_NONLINEAR_EXPR:
443       fprintf (file, "  generic\n");
444       break;
445
446     case USE_ADDRESS:
447       fprintf (file, "  address\n");
448       break;
449
450     case USE_COMPARE:
451       fprintf (file, "  compare\n");
452       break;
453
454     default:
455       gcc_unreachable ();
456     }
457
458   fprintf (file, "  in statement ");
459   print_gimple_stmt (file, use->stmt, 0, 0);
460   fprintf (file, "\n");
461
462   fprintf (file, "  at position ");
463   if (use->op_p)
464     print_generic_expr (file, *use->op_p, TDF_SLIM);
465   fprintf (file, "\n");
466
467   dump_iv (file, use->iv);
468
469   if (use->related_cands)
470     {
471       fprintf (file, "  related candidates ");
472       dump_bitmap (file, use->related_cands);
473     }
474 }
475
476 /* Dumps information about the uses to FILE.  */
477
478 extern void dump_uses (FILE *, struct ivopts_data *);
479 void
480 dump_uses (FILE *file, struct ivopts_data *data)
481 {
482   unsigned i;
483   struct iv_use *use;
484
485   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
486     {
487       use = iv_use (data, i);
488
489       dump_use (file, use);
490       fprintf (file, "\n");
491     }
492 }
493
494 /* Dumps information about induction variable candidate CAND to FILE.  */
495
496 extern void dump_cand (FILE *, struct iv_cand *);
497 void
498 dump_cand (FILE *file, struct iv_cand *cand)
499 {
500   struct iv *iv = cand->iv;
501
502   fprintf (file, "candidate %d%s\n",
503            cand->id, cand->important ? " (important)" : "");
504
505   if (cand->depends_on)
506     {
507       fprintf (file, "  depends on ");
508       dump_bitmap (file, cand->depends_on);
509     }
510
511   if (!iv)
512     {
513       fprintf (file, "  final value replacement\n");
514       return;
515     }
516
517   switch (cand->pos)
518     {
519     case IP_NORMAL:
520       fprintf (file, "  incremented before exit test\n");
521       break;
522
523     case IP_BEFORE_USE:
524       fprintf (file, "  incremented before use %d\n", cand->ainc_use->id);
525       break;
526
527     case IP_AFTER_USE:
528       fprintf (file, "  incremented after use %d\n", cand->ainc_use->id);
529       break;
530
531     case IP_END:
532       fprintf (file, "  incremented at end\n");
533       break;
534
535     case IP_ORIGINAL:
536       fprintf (file, "  original biv\n");
537       break;
538     }
539
540   dump_iv (file, iv);
541 }
542
543 /* Returns the info for ssa version VER.  */
544
545 static inline struct version_info *
546 ver_info (struct ivopts_data *data, unsigned ver)
547 {
548   return data->version_info + ver;
549 }
550
551 /* Returns the info for ssa name NAME.  */
552
553 static inline struct version_info *
554 name_info (struct ivopts_data *data, tree name)
555 {
556   return ver_info (data, SSA_NAME_VERSION (name));
557 }
558
559 /* Returns true if STMT is after the place where the IP_NORMAL ivs will be
560    emitted in LOOP.  */
561
562 static bool
563 stmt_after_ip_normal_pos (struct loop *loop, gimple stmt)
564 {
565   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), sbb = gimple_bb (stmt);
566
567   gcc_assert (bb);
568
569   if (sbb == loop->latch)
570     return true;
571
572   if (sbb != bb)
573     return false;
574
575   return stmt == last_stmt (bb);
576 }
577
578 /* Returns true if STMT if after the place where the original induction
579    variable CAND is incremented.  If TRUE_IF_EQUAL is set, we return true
580    if the positions are identical.  */
581
582 static bool
583 stmt_after_inc_pos (struct iv_cand *cand, gimple stmt, bool true_if_equal)
584 {
585   basic_block cand_bb = gimple_bb (cand->incremented_at);
586   basic_block stmt_bb = gimple_bb (stmt);
587
588   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, stmt_bb, cand_bb))
589     return false;
590
591   if (stmt_bb != cand_bb)
592     return true;
593
594   if (true_if_equal
595       && gimple_uid (stmt) == gimple_uid (cand->incremented_at))
596     return true;
597   return gimple_uid (stmt) > gimple_uid (cand->incremented_at);
598 }
599
600 /* Returns true if STMT if after the place where the induction variable
601    CAND is incremented in LOOP.  */
602
603 static bool
604 stmt_after_increment (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
605 {
606   switch (cand->pos)
607     {
608     case IP_END:
609       return false;
610
611     case IP_NORMAL:
612       return stmt_after_ip_normal_pos (loop, stmt);
613
614     case IP_ORIGINAL:
615     case IP_AFTER_USE:
616       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, false);
617
618     case IP_BEFORE_USE:
619       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, true);
620
621     default:
622       gcc_unreachable ();
623     }
624 }
625
626 /* Returns true if EXP is a ssa name that occurs in an abnormal phi node.  */
627
628 static bool
629 abnormal_ssa_name_p (tree exp)
630 {
631   if (!exp)
632     return false;
633
634   if (TREE_CODE (exp) != SSA_NAME)
635     return false;
636
637   return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (exp) != 0;
638 }
639
640 /* Returns false if BASE or INDEX contains a ssa name that occurs in an
641    abnormal phi node.  Callback for for_each_index.  */
642
643 static bool
644 idx_contains_abnormal_ssa_name_p (tree base, tree *index,
645                                   void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
646 {
647   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
648     {
649       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 2)))
650         return false;
651       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 3)))
652         return false;
653     }
654
655   return !abnormal_ssa_name_p (*index);
656 }
657
658 /* Returns true if EXPR contains a ssa name that occurs in an
659    abnormal phi node.  */
660
661 bool
662 contains_abnormal_ssa_name_p (tree expr)
663 {
664   enum tree_code code;
665   enum tree_code_class codeclass;
666
667   if (!expr)
668     return false;
669
670   code = TREE_CODE (expr);
671   codeclass = TREE_CODE_CLASS (code);
672
673   if (code == SSA_NAME)
674     return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (expr) != 0;
675
676   if (code == INTEGER_CST
677       || is_gimple_min_invariant (expr))
678     return false;
679
680   if (code == ADDR_EXPR)
681     return !for_each_index (&TREE_OPERAND (expr, 0),
682                             idx_contains_abnormal_ssa_name_p,
683                             NULL);
684
685   switch (codeclass)
686     {
687     case tcc_binary:
688     case tcc_comparison:
689       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
690         return true;
691
692       /* Fallthru.  */
693     case tcc_unary:
694       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0)))
695         return true;
696
697       break;
698
699     default:
700       gcc_unreachable ();
701     }
702
703   return false;
704 }
705
706 /*  Returns tree describing number of iterations determined from
707     EXIT of DATA->current_loop, or NULL if something goes wrong.  */
708
709 static tree
710 niter_for_exit (struct ivopts_data *data, edge exit)
711 {
712   struct tree_niter_desc desc;
713   tree niter;
714   void **slot;
715
716   if (!data->niters)
717     {
718       data->niters = pointer_map_create ();
719       slot = NULL;
720     }
721   else
722     slot = pointer_map_contains (data->niters, exit);
723
724   if (!slot)
725     {
726       /* Try to determine number of iterations.  We must know it
727          unconditionally (i.e., without possibility of # of iterations
728          being zero).  Also, we cannot safely work with ssa names that
729          appear in phi nodes on abnormal edges, so that we do not create
730          overlapping life ranges for them (PR 27283).  */
731       if (number_of_iterations_exit (data->current_loop,
732                                      exit, &desc, true)
733           && integer_zerop (desc.may_be_zero)
734           && !contains_abnormal_ssa_name_p (desc.niter))
735         niter = desc.niter;
736       else
737         niter = NULL_TREE;
738
739       *pointer_map_insert (data->niters, exit) = niter;
740     }
741   else
742     niter = (tree) *slot;
743
744   return niter;
745 }
746
747 /* Returns tree describing number of iterations determined from
748    single dominating exit of DATA->current_loop, or NULL if something
749    goes wrong.  */
750
751 static tree
752 niter_for_single_dom_exit (struct ivopts_data *data)
753 {
754   edge exit = single_dom_exit (data->current_loop);
755
756   if (!exit)
757     return NULL;
758
759   return niter_for_exit (data, exit);
760 }
761
762 /* Initializes data structures used by the iv optimization pass, stored
763    in DATA.  */
764
765 static void
766 tree_ssa_iv_optimize_init (struct ivopts_data *data)
767 {
768   data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
769   data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
770   data->relevant = BITMAP_ALLOC (NULL);
771   data->important_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
772   data->max_inv_id = 0;
773   data->niters = NULL;
774   data->iv_uses = VEC_alloc (iv_use_p, heap, 20);
775   data->iv_candidates = VEC_alloc (iv_cand_p, heap, 20);
776   decl_rtl_to_reset = VEC_alloc (tree, heap, 20);
777 }
778
779 /* Returns a memory object to that EXPR points.  In case we are able to
780    determine that it does not point to any such object, NULL is returned.  */
781
782 static tree
783 determine_base_object (tree expr)
784 {
785   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
786   tree base, obj;
787
788   /* If this is a pointer casted to any type, we need to determine
789      the base object for the pointer; so handle conversions before
790      throwing away non-pointer expressions.  */
791   if (CONVERT_EXPR_P (expr))
792     return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
793
794   if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (expr)))
795     return NULL_TREE;
796
797   switch (code)
798     {
799     case INTEGER_CST:
800       return NULL_TREE;
801
802     case ADDR_EXPR:
803       obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
804       base = get_base_address (obj);
805
806       if (!base)
807         return expr;
808
809       if (TREE_CODE (base) == INDIRECT_REF)
810         return determine_base_object (TREE_OPERAND (base, 0));
811
812       return fold_convert (ptr_type_node,
813                            build_fold_addr_expr (base));
814
815     case POINTER_PLUS_EXPR:
816       return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
817
818     case PLUS_EXPR:
819     case MINUS_EXPR:
820       /* Pointer addition is done solely using POINTER_PLUS_EXPR.  */
821       gcc_unreachable ();
822
823     default:
824       return fold_convert (ptr_type_node, expr);
825     }
826 }
827
828 /* Allocates an induction variable with given initial value BASE and step STEP
829    for loop LOOP.  */
830
831 static struct iv *
832 alloc_iv (tree base, tree step)
833 {
834   struct iv *iv = XCNEW (struct iv);
835   gcc_assert (step != NULL_TREE);
836
837   iv->base = base;
838   iv->base_object = determine_base_object (base);
839   iv->step = step;
840   iv->biv_p = false;
841   iv->have_use_for = false;
842   iv->use_id = 0;
843   iv->ssa_name = NULL_TREE;
844
845   return iv;
846 }
847
848 /* Sets STEP and BASE for induction variable IV.  */
849
850 static void
851 set_iv (struct ivopts_data *data, tree iv, tree base, tree step)
852 {
853   struct version_info *info = name_info (data, iv);
854
855   gcc_assert (!info->iv);
856
857   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (iv));
858   info->iv = alloc_iv (base, step);
859   info->iv->ssa_name = iv;
860 }
861
862 /* Finds induction variable declaration for VAR.  */
863
864 static struct iv *
865 get_iv (struct ivopts_data *data, tree var)
866 {
867   basic_block bb;
868   tree type = TREE_TYPE (var);
869
870   if (!POINTER_TYPE_P (type)
871       && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
872     return NULL;
873
874   if (!name_info (data, var)->iv)
875     {
876       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
877
878       if (!bb
879           || !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
880         set_iv (data, var, var, build_int_cst (type, 0));
881     }
882
883   return name_info (data, var)->iv;
884 }
885
886 /* Determines the step of a biv defined in PHI.  Returns NULL if PHI does
887    not define a simple affine biv with nonzero step.  */
888
889 static tree
890 determine_biv_step (gimple phi)
891 {
892   struct loop *loop = gimple_bb (phi)->loop_father;
893   tree name = PHI_RESULT (phi);
894   affine_iv iv;
895
896   if (!is_gimple_reg (name))
897     return NULL_TREE;
898
899   if (!simple_iv (loop, loop, name, &iv, true))
900     return NULL_TREE;
901
902   return integer_zerop (iv.step) ? NULL_TREE : iv.step;
903 }
904
905 /* Finds basic ivs.  */
906
907 static bool
908 find_bivs (struct ivopts_data *data)
909 {
910   gimple phi;
911   tree step, type, base;
912   bool found = false;
913   struct loop *loop = data->current_loop;
914   gimple_stmt_iterator psi;
915
916   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
917     {
918       phi = gsi_stmt (psi);
919
920       if (SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (PHI_RESULT (phi)))
921         continue;
922
923       step = determine_biv_step (phi);
924       if (!step)
925         continue;
926
927       base = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
928       base = expand_simple_operations (base);
929       if (contains_abnormal_ssa_name_p (base)
930           || contains_abnormal_ssa_name_p (step))
931         continue;
932
933       type = TREE_TYPE (PHI_RESULT (phi));
934       base = fold_convert (type, base);
935       if (step)
936         {
937           if (POINTER_TYPE_P (type))
938             step = fold_convert (sizetype, step);
939           else
940             step = fold_convert (type, step);
941         }
942
943       set_iv (data, PHI_RESULT (phi), base, step);
944       found = true;
945     }
946
947   return found;
948 }
949
950 /* Marks basic ivs.  */
951
952 static void
953 mark_bivs (struct ivopts_data *data)
954 {
955   gimple phi;
956   tree var;
957   struct iv *iv, *incr_iv;
958   struct loop *loop = data->current_loop;
959   basic_block incr_bb;
960   gimple_stmt_iterator psi;
961
962   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
963     {
964       phi = gsi_stmt (psi);
965
966       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (phi));
967       if (!iv)
968         continue;
969
970       var = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
971       incr_iv = get_iv (data, var);
972       if (!incr_iv)
973         continue;
974
975       /* If the increment is in the subloop, ignore it.  */
976       incr_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
977       if (incr_bb->loop_father != data->current_loop
978           || (incr_bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP))
979         continue;
980
981       iv->biv_p = true;
982       incr_iv->biv_p = true;
983     }
984 }
985
986 /* Checks whether STMT defines a linear induction variable and stores its
987    parameters to IV.  */
988
989 static bool
990 find_givs_in_stmt_scev (struct ivopts_data *data, gimple stmt, affine_iv *iv)
991 {
992   tree lhs;
993   struct loop *loop = data->current_loop;
994
995   iv->base = NULL_TREE;
996   iv->step = NULL_TREE;
997
998   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
999     return false;
1000
1001   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1002   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1003     return false;
1004
1005   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), lhs, iv, true))
1006     return false;
1007   iv->base = expand_simple_operations (iv->base);
1008
1009   if (contains_abnormal_ssa_name_p (iv->base)
1010       || contains_abnormal_ssa_name_p (iv->step))
1011     return false;
1012
1013   return true;
1014 }
1015
1016 /* Finds general ivs in statement STMT.  */
1017
1018 static void
1019 find_givs_in_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1020 {
1021   affine_iv iv;
1022
1023   if (!find_givs_in_stmt_scev (data, stmt, &iv))
1024     return;
1025
1026   set_iv (data, gimple_assign_lhs (stmt), iv.base, iv.step);
1027 }
1028
1029 /* Finds general ivs in basic block BB.  */
1030
1031 static void
1032 find_givs_in_bb (struct ivopts_data *data, basic_block bb)
1033 {
1034   gimple_stmt_iterator bsi;
1035
1036   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1037     find_givs_in_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1038 }
1039
1040 /* Finds general ivs.  */
1041
1042 static void
1043 find_givs (struct ivopts_data *data)
1044 {
1045   struct loop *loop = data->current_loop;
1046   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1047   unsigned i;
1048
1049   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1050     find_givs_in_bb (data, body[i]);
1051   free (body);
1052 }
1053
1054 /* For each ssa name defined in LOOP determines whether it is an induction
1055    variable and if so, its initial value and step.  */
1056
1057 static bool
1058 find_induction_variables (struct ivopts_data *data)
1059 {
1060   unsigned i;
1061   bitmap_iterator bi;
1062
1063   if (!find_bivs (data))
1064     return false;
1065
1066   find_givs (data);
1067   mark_bivs (data);
1068
1069   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1070     {
1071       tree niter = niter_for_single_dom_exit (data);
1072
1073       if (niter)
1074         {
1075           fprintf (dump_file, "  number of iterations ");
1076           print_generic_expr (dump_file, niter, TDF_SLIM);
1077           fprintf (dump_file, "\n\n");
1078         };
1079
1080       fprintf (dump_file, "Induction variables:\n\n");
1081
1082       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1083         {
1084           if (ver_info (data, i)->iv)
1085             dump_iv (dump_file, ver_info (data, i)->iv);
1086         }
1087     }
1088
1089   return true;
1090 }
1091
1092 /* Records a use of type USE_TYPE at *USE_P in STMT whose value is IV.  */
1093
1094 static struct iv_use *
1095 record_use (struct ivopts_data *data, tree *use_p, struct iv *iv,
1096             gimple stmt, enum use_type use_type)
1097 {
1098   struct iv_use *use = XCNEW (struct iv_use);
1099
1100   use->id = n_iv_uses (data);
1101   use->type = use_type;
1102   use->iv = iv;
1103   use->stmt = stmt;
1104   use->op_p = use_p;
1105   use->related_cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
1106
1107   /* To avoid showing ssa name in the dumps, if it was not reset by the
1108      caller.  */
1109   iv->ssa_name = NULL_TREE;
1110
1111   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1112     dump_use (dump_file, use);
1113
1114   VEC_safe_push (iv_use_p, heap, data->iv_uses, use);
1115
1116   return use;
1117 }
1118
1119 /* Checks whether OP is a loop-level invariant and if so, records it.
1120    NONLINEAR_USE is true if the invariant is used in a way we do not
1121    handle specially.  */
1122
1123 static void
1124 record_invariant (struct ivopts_data *data, tree op, bool nonlinear_use)
1125 {
1126   basic_block bb;
1127   struct version_info *info;
1128
1129   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME
1130       || !is_gimple_reg (op))
1131     return;
1132
1133   bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (op));
1134   if (bb
1135       && flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
1136     return;
1137
1138   info = name_info (data, op);
1139   info->name = op;
1140   info->has_nonlin_use |= nonlinear_use;
1141   if (!info->inv_id)
1142     info->inv_id = ++data->max_inv_id;
1143   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (op));
1144 }
1145
1146 /* Checks whether the use OP is interesting and if so, records it.  */
1147
1148 static struct iv_use *
1149 find_interesting_uses_op (struct ivopts_data *data, tree op)
1150 {
1151   struct iv *iv;
1152   struct iv *civ;
1153   gimple stmt;
1154   struct iv_use *use;
1155
1156   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1157     return NULL;
1158
1159   iv = get_iv (data, op);
1160   if (!iv)
1161     return NULL;
1162
1163   if (iv->have_use_for)
1164     {
1165       use = iv_use (data, iv->use_id);
1166
1167       gcc_assert (use->type == USE_NONLINEAR_EXPR);
1168       return use;
1169     }
1170
1171   if (integer_zerop (iv->step))
1172     {
1173       record_invariant (data, op, true);
1174       return NULL;
1175     }
1176   iv->have_use_for = true;
1177
1178   civ = XNEW (struct iv);
1179   *civ = *iv;
1180
1181   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1182   gcc_assert (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1183               || is_gimple_assign (stmt));
1184
1185   use = record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_NONLINEAR_EXPR);
1186   iv->use_id = use->id;
1187
1188   return use;
1189 }
1190
1191 /* Given a condition in statement STMT, checks whether it is a compare
1192    of an induction variable and an invariant.  If this is the case,
1193    CONTROL_VAR is set to location of the iv, BOUND to the location of
1194    the invariant, IV_VAR and IV_BOUND are set to the corresponding
1195    induction variable descriptions, and true is returned.  If this is not
1196    the case, CONTROL_VAR and BOUND are set to the arguments of the
1197    condition and false is returned.  */
1198
1199 static bool
1200 extract_cond_operands (struct ivopts_data *data, gimple stmt,
1201                        tree **control_var, tree **bound,
1202                        struct iv **iv_var, struct iv **iv_bound)
1203 {
1204   /* The objects returned when COND has constant operands.  */
1205   static struct iv const_iv;
1206   static tree zero;
1207   tree *op0 = &zero, *op1 = &zero, *tmp_op;
1208   struct iv *iv0 = &const_iv, *iv1 = &const_iv, *tmp_iv;
1209   bool ret = false;
1210
1211   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1212     {
1213       op0 = gimple_cond_lhs_ptr (stmt);
1214       op1 = gimple_cond_rhs_ptr (stmt);
1215     }
1216   else
1217     {
1218       op0 = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1219       op1 = gimple_assign_rhs2_ptr (stmt);
1220     }
1221
1222   zero = integer_zero_node;
1223   const_iv.step = integer_zero_node;
1224
1225   if (TREE_CODE (*op0) == SSA_NAME)
1226     iv0 = get_iv (data, *op0);
1227   if (TREE_CODE (*op1) == SSA_NAME)
1228     iv1 = get_iv (data, *op1);
1229
1230   /* Exactly one of the compared values must be an iv, and the other one must
1231      be an invariant.  */
1232   if (!iv0 || !iv1)
1233     goto end;
1234
1235   if (integer_zerop (iv0->step))
1236     {
1237       /* Control variable may be on the other side.  */
1238       tmp_op = op0; op0 = op1; op1 = tmp_op;
1239       tmp_iv = iv0; iv0 = iv1; iv1 = tmp_iv;
1240     }
1241   ret = !integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step);
1242
1243 end:
1244   if (control_var)
1245     *control_var = op0;;
1246   if (iv_var)
1247     *iv_var = iv0;;
1248   if (bound)
1249     *bound = op1;
1250   if (iv_bound)
1251     *iv_bound = iv1;
1252
1253   return ret;
1254 }
1255
1256 /* Checks whether the condition in STMT is interesting and if so,
1257    records it.  */
1258
1259 static void
1260 find_interesting_uses_cond (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1261 {
1262   tree *var_p, *bound_p;
1263   struct iv *var_iv, *civ;
1264
1265   if (!extract_cond_operands (data, stmt, &var_p, &bound_p, &var_iv, NULL))
1266     {
1267       find_interesting_uses_op (data, *var_p);
1268       find_interesting_uses_op (data, *bound_p);
1269       return;
1270     }
1271
1272   civ = XNEW (struct iv);
1273   *civ = *var_iv;
1274   record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_COMPARE);
1275 }
1276
1277 /* Returns true if expression EXPR is obviously invariant in LOOP,
1278    i.e. if all its operands are defined outside of the LOOP.  LOOP
1279    should not be the function body.  */
1280
1281 bool
1282 expr_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, tree expr)
1283 {
1284   basic_block def_bb;
1285   unsigned i, len;
1286
1287   gcc_assert (loop_depth (loop) > 0);
1288
1289   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1290     return true;
1291
1292   if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
1293     {
1294       def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (expr));
1295       if (def_bb
1296           && flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1297         return false;
1298
1299       return true;
1300     }
1301
1302   if (!EXPR_P (expr))
1303     return false;
1304
1305   len = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1306   for (i = 0; i < len; i++)
1307     if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (expr, i)))
1308       return false;
1309
1310   return true;
1311 }
1312
1313 /* Returns true if statement STMT is obviously invariant in LOOP,
1314    i.e. if all its operands on the RHS are defined outside of the LOOP.
1315    LOOP should not be the function body.  */
1316
1317 bool
1318 stmt_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, gimple stmt)
1319 {
1320   unsigned i;
1321   tree lhs;
1322
1323   gcc_assert (loop_depth (loop) > 0);
1324
1325   lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1326   for (i = 0; i < gimple_num_ops (stmt); i++)
1327     {
1328       tree op = gimple_op (stmt, i);
1329       if (op != lhs && !expr_invariant_in_loop_p (loop, op))
1330         return false;
1331     }
1332
1333   return true;
1334 }
1335
1336 /* Cumulates the steps of indices into DATA and replaces their values with the
1337    initial ones.  Returns false when the value of the index cannot be determined.
1338    Callback for for_each_index.  */
1339
1340 struct ifs_ivopts_data
1341 {
1342   struct ivopts_data *ivopts_data;
1343   gimple stmt;
1344   tree step;
1345 };
1346
1347 static bool
1348 idx_find_step (tree base, tree *idx, void *data)
1349 {
1350   struct ifs_ivopts_data *dta = (struct ifs_ivopts_data *) data;
1351   struct iv *iv;
1352   tree step, iv_base, iv_step, lbound, off;
1353   struct loop *loop = dta->ivopts_data->current_loop;
1354
1355   if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
1356       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
1357     return false;
1358
1359   /* If base is a component ref, require that the offset of the reference
1360      be invariant.  */
1361   if (TREE_CODE (base) == COMPONENT_REF)
1362     {
1363       off = component_ref_field_offset (base);
1364       return expr_invariant_in_loop_p (loop, off);
1365     }
1366
1367   /* If base is array, first check whether we will be able to move the
1368      reference out of the loop (in order to take its address in strength
1369      reduction).  In order for this to work we need both lower bound
1370      and step to be loop invariants.  */
1371   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1372     {
1373       /* Moreover, for a range, the size needs to be invariant as well.  */
1374       if (TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF
1375           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TYPE_SIZE (TREE_TYPE (base))))
1376         return false;
1377
1378       step = array_ref_element_size (base);
1379       lbound = array_ref_low_bound (base);
1380
1381       if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, step)
1382           || !expr_invariant_in_loop_p (loop, lbound))
1383         return false;
1384     }
1385
1386   if (TREE_CODE (*idx) != SSA_NAME)
1387     return true;
1388
1389   iv = get_iv (dta->ivopts_data, *idx);
1390   if (!iv)
1391     return false;
1392
1393   /* XXX  We produce for a base of *D42 with iv->base being &x[0]
1394           *&x[0], which is not folded and does not trigger the
1395           ARRAY_REF path below.  */
1396   *idx = iv->base;
1397
1398   if (integer_zerop (iv->step))
1399     return true;
1400
1401   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1402     {
1403       step = array_ref_element_size (base);
1404
1405       /* We only handle addresses whose step is an integer constant.  */
1406       if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
1407         return false;
1408     }
1409   else
1410     /* The step for pointer arithmetics already is 1 byte.  */
1411     step = build_int_cst (sizetype, 1);
1412
1413   iv_base = iv->base;
1414   iv_step = iv->step;
1415   if (!convert_affine_scev (dta->ivopts_data->current_loop,
1416                             sizetype, &iv_base, &iv_step, dta->stmt,
1417                             false))
1418     {
1419       /* The index might wrap.  */
1420       return false;
1421     }
1422
1423   step = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, step, iv_step);
1424   dta->step = fold_build2 (PLUS_EXPR, sizetype, dta->step, step);
1425
1426   return true;
1427 }
1428
1429 /* Records use in index IDX.  Callback for for_each_index.  Ivopts data
1430    object is passed to it in DATA.  */
1431
1432 static bool
1433 idx_record_use (tree base, tree *idx,
1434                 void *vdata)
1435 {
1436   struct ivopts_data *data = (struct ivopts_data *) vdata;
1437   find_interesting_uses_op (data, *idx);
1438   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1439     {
1440       find_interesting_uses_op (data, array_ref_element_size (base));
1441       find_interesting_uses_op (data, array_ref_low_bound (base));
1442     }
1443   return true;
1444 }
1445
1446 /* If we can prove that TOP = cst * BOT for some constant cst,
1447    store cst to MUL and return true.  Otherwise return false.
1448    The returned value is always sign-extended, regardless of the
1449    signedness of TOP and BOT.  */
1450
1451 static bool
1452 constant_multiple_of (tree top, tree bot, double_int *mul)
1453 {
1454   tree mby;
1455   enum tree_code code;
1456   double_int res, p0, p1;
1457   unsigned precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (top));
1458
1459   STRIP_NOPS (top);
1460   STRIP_NOPS (bot);
1461
1462   if (operand_equal_p (top, bot, 0))
1463     {
1464       *mul = double_int_one;
1465       return true;
1466     }
1467
1468   code = TREE_CODE (top);
1469   switch (code)
1470     {
1471     case MULT_EXPR:
1472       mby = TREE_OPERAND (top, 1);
1473       if (TREE_CODE (mby) != INTEGER_CST)
1474         return false;
1475
1476       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &res))
1477         return false;
1478
1479       *mul = double_int_sext (double_int_mul (res, tree_to_double_int (mby)),
1480                               precision);
1481       return true;
1482
1483     case PLUS_EXPR:
1484     case MINUS_EXPR:
1485       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &p0)
1486           || !constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 1), bot, &p1))
1487         return false;
1488
1489       if (code == MINUS_EXPR)
1490         p1 = double_int_neg (p1);
1491       *mul = double_int_sext (double_int_add (p0, p1), precision);
1492       return true;
1493
1494     case INTEGER_CST:
1495       if (TREE_CODE (bot) != INTEGER_CST)
1496         return false;
1497
1498       p0 = double_int_sext (tree_to_double_int (top), precision);
1499       p1 = double_int_sext (tree_to_double_int (bot), precision);
1500       if (double_int_zero_p (p1))
1501         return false;
1502       *mul = double_int_sext (double_int_sdivmod (p0, p1, FLOOR_DIV_EXPR, &res),
1503                               precision);
1504       return double_int_zero_p (res);
1505
1506     default:
1507       return false;
1508     }
1509 }
1510
1511 /* Returns true if memory reference REF with step STEP may be unaligned.  */
1512
1513 static bool
1514 may_be_unaligned_p (tree ref, tree step)
1515 {
1516   tree base;
1517   tree base_type;
1518   HOST_WIDE_INT bitsize;
1519   HOST_WIDE_INT bitpos;
1520   tree toffset;
1521   enum machine_mode mode;
1522   int unsignedp, volatilep;
1523   unsigned base_align;
1524
1525   /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the target,
1526      thus they are not misaligned.  */
1527   if (TREE_CODE (ref) == TARGET_MEM_REF)
1528     return false;
1529
1530   /* The test below is basically copy of what expr.c:normal_inner_ref
1531      does to check whether the object must be loaded by parts when
1532      STRICT_ALIGNMENT is true.  */
1533   base = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
1534                               &unsignedp, &volatilep, true);
1535   base_type = TREE_TYPE (base);
1536   base_align = TYPE_ALIGN (base_type);
1537
1538   if (mode != BLKmode)
1539     {
1540       double_int mul;
1541       tree al = build_int_cst (TREE_TYPE (step),
1542                                GET_MODE_ALIGNMENT (mode) / BITS_PER_UNIT);
1543
1544       if (base_align < GET_MODE_ALIGNMENT (mode)
1545           || bitpos % GET_MODE_ALIGNMENT (mode) != 0
1546           || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0)
1547         return true;
1548
1549       if (!constant_multiple_of (step, al, &mul))
1550         return true;
1551     }
1552
1553   return false;
1554 }
1555
1556 /* Return true if EXPR may be non-addressable.   */
1557
1558 static bool
1559 may_be_nonaddressable_p (tree expr)
1560 {
1561   switch (TREE_CODE (expr))
1562     {
1563     case TARGET_MEM_REF:
1564       /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the
1565          target, thus they are always addressable.  */
1566       return false;
1567
1568     case COMPONENT_REF:
1569       return DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (expr, 1))
1570              || may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1571
1572     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1573       /* This kind of view-conversions may wrap non-addressable objects
1574          and make them look addressable.  After some processing the
1575          non-addressability may be uncovered again, causing ADDR_EXPRs
1576          of inappropriate objects to be built.  */
1577       if (is_gimple_reg (TREE_OPERAND (expr, 0))
1578           || !is_gimple_addressable (TREE_OPERAND (expr, 0)))
1579         return true;
1580
1581       /* ... fall through ... */
1582
1583     case ARRAY_REF:
1584     case ARRAY_RANGE_REF:
1585       return may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1586
1587     CASE_CONVERT:
1588       return true;
1589
1590     default:
1591       break;
1592     }
1593
1594   return false;
1595 }
1596
1597 /* Finds addresses in *OP_P inside STMT.  */
1598
1599 static void
1600 find_interesting_uses_address (struct ivopts_data *data, gimple stmt, tree *op_p)
1601 {
1602   tree base = *op_p, step = build_int_cst (sizetype, 0);
1603   struct iv *civ;
1604   struct ifs_ivopts_data ifs_ivopts_data;
1605
1606   /* Do not play with volatile memory references.  A bit too conservative,
1607      perhaps, but safe.  */
1608   if (gimple_has_volatile_ops (stmt))
1609     goto fail;
1610
1611   /* Ignore bitfields for now.  Not really something terribly complicated
1612      to handle.  TODO.  */
1613   if (TREE_CODE (base) == BIT_FIELD_REF)
1614     goto fail;
1615
1616   base = unshare_expr (base);
1617
1618   if (TREE_CODE (base) == TARGET_MEM_REF)
1619     {
1620       tree type = build_pointer_type (TREE_TYPE (base));
1621       tree astep;
1622
1623       if (TMR_BASE (base)
1624           && TREE_CODE (TMR_BASE (base)) == SSA_NAME)
1625         {
1626           civ = get_iv (data, TMR_BASE (base));
1627           if (!civ)
1628             goto fail;
1629
1630           TMR_BASE (base) = civ->base;
1631           step = civ->step;
1632         }
1633       if (TMR_INDEX (base)
1634           && TREE_CODE (TMR_INDEX (base)) == SSA_NAME)
1635         {
1636           civ = get_iv (data, TMR_INDEX (base));
1637           if (!civ)
1638             goto fail;
1639
1640           TMR_INDEX (base) = civ->base;
1641           astep = civ->step;
1642
1643           if (astep)
1644             {
1645               if (TMR_STEP (base))
1646                 astep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, TMR_STEP (base), astep);
1647
1648               step = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, step, astep);
1649             }
1650         }
1651
1652       if (integer_zerop (step))
1653         goto fail;
1654       base = tree_mem_ref_addr (type, base);
1655     }
1656   else
1657     {
1658       ifs_ivopts_data.ivopts_data = data;
1659       ifs_ivopts_data.stmt = stmt;
1660       ifs_ivopts_data.step = build_int_cst (sizetype, 0);
1661       if (!for_each_index (&base, idx_find_step, &ifs_ivopts_data)
1662           || integer_zerop (ifs_ivopts_data.step))
1663         goto fail;
1664       step = ifs_ivopts_data.step;
1665
1666       gcc_assert (TREE_CODE (base) != ALIGN_INDIRECT_REF);
1667       gcc_assert (TREE_CODE (base) != MISALIGNED_INDIRECT_REF);
1668
1669       /* Check that the base expression is addressable.  This needs
1670          to be done after substituting bases of IVs into it.  */
1671       if (may_be_nonaddressable_p (base))
1672         goto fail;
1673
1674       /* Moreover, on strict alignment platforms, check that it is
1675          sufficiently aligned.  */
1676       if (STRICT_ALIGNMENT && may_be_unaligned_p (base, step))
1677         goto fail;
1678
1679       base = build_fold_addr_expr (base);
1680
1681       /* Substituting bases of IVs into the base expression might
1682          have caused folding opportunities.  */
1683       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
1684         {
1685           tree *ref = &TREE_OPERAND (base, 0);
1686           while (handled_component_p (*ref))
1687             ref = &TREE_OPERAND (*ref, 0);
1688           if (TREE_CODE (*ref) == INDIRECT_REF)
1689             {
1690               tree tem = gimple_fold_indirect_ref (TREE_OPERAND (*ref, 0));
1691               if (tem)
1692                 *ref = tem;
1693             }
1694         }
1695     }
1696
1697   civ = alloc_iv (base, step);
1698   record_use (data, op_p, civ, stmt, USE_ADDRESS);
1699   return;
1700
1701 fail:
1702   for_each_index (op_p, idx_record_use, data);
1703 }
1704
1705 /* Finds and records invariants used in STMT.  */
1706
1707 static void
1708 find_invariants_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1709 {
1710   ssa_op_iter iter;
1711   use_operand_p use_p;
1712   tree op;
1713
1714   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1715     {
1716       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1717       record_invariant (data, op, false);
1718     }
1719 }
1720
1721 /* Finds interesting uses of induction variables in the statement STMT.  */
1722
1723 static void
1724 find_interesting_uses_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1725 {
1726   struct iv *iv;
1727   tree op, *lhs, *rhs;
1728   ssa_op_iter iter;
1729   use_operand_p use_p;
1730   enum tree_code code;
1731
1732   find_invariants_stmt (data, stmt);
1733
1734   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1735     {
1736       find_interesting_uses_cond (data, stmt);
1737       return;
1738     }
1739
1740   if (is_gimple_assign (stmt))
1741     {
1742       lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
1743       rhs = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1744
1745       if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME)
1746         {
1747           /* If the statement defines an induction variable, the uses are not
1748              interesting by themselves.  */
1749
1750           iv = get_iv (data, *lhs);
1751
1752           if (iv && !integer_zerop (iv->step))
1753             return;
1754         }
1755
1756       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1757       if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS
1758           && (REFERENCE_CLASS_P (*rhs)
1759               || is_gimple_val (*rhs)))
1760         {
1761           if (REFERENCE_CLASS_P (*rhs))
1762             find_interesting_uses_address (data, stmt, rhs);
1763           else
1764             find_interesting_uses_op (data, *rhs);
1765
1766           if (REFERENCE_CLASS_P (*lhs))
1767             find_interesting_uses_address (data, stmt, lhs);
1768           return;
1769         }
1770       else if (TREE_CODE_CLASS (code) == tcc_comparison)
1771         {
1772           find_interesting_uses_cond (data, stmt);
1773           return;
1774         }
1775
1776       /* TODO -- we should also handle address uses of type
1777
1778          memory = call (whatever);
1779
1780          and
1781
1782          call (memory).  */
1783     }
1784
1785   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1786       && gimple_bb (stmt) == data->current_loop->header)
1787     {
1788       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (stmt));
1789
1790       if (iv && !integer_zerop (iv->step))
1791         return;
1792     }
1793
1794   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1795     {
1796       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1797
1798       if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1799         continue;
1800
1801       iv = get_iv (data, op);
1802       if (!iv)
1803         continue;
1804
1805       find_interesting_uses_op (data, op);
1806     }
1807 }
1808
1809 /* Finds interesting uses of induction variables outside of loops
1810    on loop exit edge EXIT.  */
1811
1812 static void
1813 find_interesting_uses_outside (struct ivopts_data *data, edge exit)
1814 {
1815   gimple phi;
1816   gimple_stmt_iterator psi;
1817   tree def;
1818
1819   for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1820     {
1821       phi = gsi_stmt (psi);
1822       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
1823       if (is_gimple_reg (def))
1824         find_interesting_uses_op (data, def);
1825     }
1826 }
1827
1828 /* Finds uses of the induction variables that are interesting.  */
1829
1830 static void
1831 find_interesting_uses (struct ivopts_data *data)
1832 {
1833   basic_block bb;
1834   gimple_stmt_iterator bsi;
1835   basic_block *body = get_loop_body (data->current_loop);
1836   unsigned i;
1837   struct version_info *info;
1838   edge e;
1839
1840   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1841     fprintf (dump_file, "Uses:\n\n");
1842
1843   for (i = 0; i < data->current_loop->num_nodes; i++)
1844     {
1845       edge_iterator ei;
1846       bb = body[i];
1847
1848       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1849         if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1850             && !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, e->dest))
1851           find_interesting_uses_outside (data, e);
1852
1853       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1854         find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1855       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1856         if (!is_gimple_debug (gsi_stmt (bsi)))
1857           find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1858     }
1859
1860   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1861     {
1862       bitmap_iterator bi;
1863
1864       fprintf (dump_file, "\n");
1865
1866       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1867         {
1868           info = ver_info (data, i);
1869           if (info->inv_id)
1870             {
1871               fprintf (dump_file, "  ");
1872               print_generic_expr (dump_file, info->name, TDF_SLIM);
1873               fprintf (dump_file, " is invariant (%d)%s\n",
1874                        info->inv_id, info->has_nonlin_use ? "" : ", eliminable");
1875             }
1876         }
1877
1878       fprintf (dump_file, "\n");
1879     }
1880
1881   free (body);
1882 }
1883
1884 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  If INSIDE_ADDR
1885    is true, assume we are inside an address.  If TOP_COMPREF is true, assume
1886    we are at the top-level of the processed address.  */
1887
1888 static tree
1889 strip_offset_1 (tree expr, bool inside_addr, bool top_compref,
1890                 unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
1891 {
1892   tree op0 = NULL_TREE, op1 = NULL_TREE, tmp, step;
1893   enum tree_code code;
1894   tree type, orig_type = TREE_TYPE (expr);
1895   unsigned HOST_WIDE_INT off0, off1, st;
1896   tree orig_expr = expr;
1897
1898   STRIP_NOPS (expr);
1899
1900   type = TREE_TYPE (expr);
1901   code = TREE_CODE (expr);
1902   *offset = 0;
1903
1904   switch (code)
1905     {
1906     case INTEGER_CST:
1907       if (!cst_and_fits_in_hwi (expr)
1908           || integer_zerop (expr))
1909         return orig_expr;
1910
1911       *offset = int_cst_value (expr);
1912       return build_int_cst (orig_type, 0);
1913
1914     case POINTER_PLUS_EXPR:
1915     case PLUS_EXPR:
1916     case MINUS_EXPR:
1917       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1918       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1919
1920       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
1921       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
1922
1923       *offset = (code == MINUS_EXPR ? off0 - off1 : off0 + off1);
1924       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
1925           && op1 == TREE_OPERAND (expr, 1))
1926         return orig_expr;
1927
1928       if (integer_zerop (op1))
1929         expr = op0;
1930       else if (integer_zerop (op0))
1931         {
1932           if (code == MINUS_EXPR)
1933             expr = fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, op1);
1934           else
1935             expr = op1;
1936         }
1937       else
1938         expr = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1939
1940       return fold_convert (orig_type, expr);
1941
1942     case MULT_EXPR:
1943       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1944       if (!cst_and_fits_in_hwi (op1))
1945         return orig_expr;
1946
1947       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1948       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
1949       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
1950         return orig_expr;
1951
1952       *offset = off0 * int_cst_value (op1);
1953       if (integer_zerop (op0))
1954         expr = op0;
1955       else
1956         expr = fold_build2 (MULT_EXPR, type, op0, op1);
1957
1958       return fold_convert (orig_type, expr);
1959
1960     case ARRAY_REF:
1961     case ARRAY_RANGE_REF:
1962       if (!inside_addr)
1963         return orig_expr;
1964
1965       step = array_ref_element_size (expr);
1966       if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
1967         break;
1968
1969       st = int_cst_value (step);
1970       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1971       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
1972       *offset = off1 * st;
1973
1974       if (top_compref
1975           && integer_zerop (op1))
1976         {
1977           /* Strip the component reference completely.  */
1978           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1979           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
1980           *offset += off0;
1981           return op0;
1982         }
1983       break;
1984
1985     case COMPONENT_REF:
1986       if (!inside_addr)
1987         return orig_expr;
1988
1989       tmp = component_ref_field_offset (expr);
1990       if (top_compref
1991           && cst_and_fits_in_hwi (tmp))
1992         {
1993           /* Strip the component reference completely.  */
1994           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1995           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
1996           *offset = off0 + int_cst_value (tmp);
1997           return op0;
1998         }
1999       break;
2000
2001     case ADDR_EXPR:
2002       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2003       op0 = strip_offset_1 (op0, true, true, &off0);
2004       *offset += off0;
2005
2006       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
2007         return orig_expr;
2008
2009       expr = build_fold_addr_expr (op0);
2010       return fold_convert (orig_type, expr);
2011
2012     case INDIRECT_REF:
2013       inside_addr = false;
2014       break;
2015
2016     default:
2017       return orig_expr;
2018     }
2019
2020   /* Default handling of expressions for that we want to recurse into
2021      the first operand.  */
2022   op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2023   op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, false, &off0);
2024   *offset += off0;
2025
2026   if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
2027       && (!op1 || op1 == TREE_OPERAND (expr, 1)))
2028     return orig_expr;
2029
2030   expr = copy_node (expr);
2031   TREE_OPERAND (expr, 0) = op0;
2032   if (op1)
2033     TREE_OPERAND (expr, 1) = op1;
2034
2035   /* Inside address, we might strip the top level component references,
2036      thus changing type of the expression.  Handling of ADDR_EXPR
2037      will fix that.  */
2038   expr = fold_convert (orig_type, expr);
2039
2040   return expr;
2041 }
2042
2043 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  */
2044
2045 static tree
2046 strip_offset (tree expr, unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
2047 {
2048   return strip_offset_1 (expr, false, false, offset);
2049 }
2050
2051 /* Returns variant of TYPE that can be used as base for different uses.
2052    We return unsigned type with the same precision, which avoids problems
2053    with overflows.  */
2054
2055 static tree
2056 generic_type_for (tree type)
2057 {
2058   if (POINTER_TYPE_P (type))
2059     return unsigned_type_for (type);
2060
2061   if (TYPE_UNSIGNED (type))
2062     return type;
2063
2064   return unsigned_type_for (type);
2065 }
2066
2067 /* Records invariants in *EXPR_P.  Callback for walk_tree.  DATA contains
2068    the bitmap to that we should store it.  */
2069
2070 static struct ivopts_data *fd_ivopts_data;
2071 static tree
2072 find_depends (tree *expr_p, int *ws ATTRIBUTE_UNUSED, void *data)
2073 {
2074   bitmap *depends_on = (bitmap *) data;
2075   struct version_info *info;
2076
2077   if (TREE_CODE (*expr_p) != SSA_NAME)
2078     return NULL_TREE;
2079   info = name_info (fd_ivopts_data, *expr_p);
2080
2081   if (!info->inv_id || info->has_nonlin_use)
2082     return NULL_TREE;
2083
2084   if (!*depends_on)
2085     *depends_on = BITMAP_ALLOC (NULL);
2086   bitmap_set_bit (*depends_on, info->inv_id);
2087
2088   return NULL_TREE;
2089 }
2090
2091 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2092    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2093    it.  If both BASE and STEP are NULL, we add a pseudocandidate for the
2094    replacement of the final value of the iv by a direct computation.  */
2095
2096 static struct iv_cand *
2097 add_candidate_1 (struct ivopts_data *data,
2098                  tree base, tree step, bool important, enum iv_position pos,
2099                  struct iv_use *use, gimple incremented_at)
2100 {
2101   unsigned i;
2102   struct iv_cand *cand = NULL;
2103   tree type, orig_type;
2104
2105   if (base)
2106     {
2107       orig_type = TREE_TYPE (base);
2108       type = generic_type_for (orig_type);
2109       if (type != orig_type)
2110         {
2111           base = fold_convert (type, base);
2112           step = fold_convert (type, step);
2113         }
2114     }
2115
2116   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2117     {
2118       cand = iv_cand (data, i);
2119
2120       if (cand->pos != pos)
2121         continue;
2122
2123       if (cand->incremented_at != incremented_at
2124           || ((pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2125               && cand->ainc_use != use))
2126         continue;
2127
2128       if (!cand->iv)
2129         {
2130           if (!base && !step)
2131             break;
2132
2133           continue;
2134         }
2135
2136       if (!base && !step)
2137         continue;
2138
2139       if (operand_equal_p (base, cand->iv->base, 0)
2140           && operand_equal_p (step, cand->iv->step, 0))
2141         break;
2142     }
2143
2144   if (i == n_iv_cands (data))
2145     {
2146       cand = XCNEW (struct iv_cand);
2147       cand->id = i;
2148
2149       if (!base && !step)
2150         cand->iv = NULL;
2151       else
2152         cand->iv = alloc_iv (base, step);
2153
2154       cand->pos = pos;
2155       if (pos != IP_ORIGINAL && cand->iv)
2156         {
2157           cand->var_before = create_tmp_var_raw (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
2158           cand->var_after = cand->var_before;
2159         }
2160       cand->important = important;
2161       cand->incremented_at = incremented_at;
2162       VEC_safe_push (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates, cand);
2163
2164       if (step
2165           && TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2166         {
2167           fd_ivopts_data = data;
2168           walk_tree (&step, find_depends, &cand->depends_on, NULL);
2169         }
2170
2171       if (pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2172         cand->ainc_use = use;
2173       else
2174         cand->ainc_use = NULL;
2175
2176       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2177         dump_cand (dump_file, cand);
2178     }
2179
2180   if (important && !cand->important)
2181     {
2182       cand->important = true;
2183       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2184         fprintf (dump_file, "Candidate %d is important\n", cand->id);
2185     }
2186
2187   if (use)
2188     {
2189       bitmap_set_bit (use->related_cands, i);
2190       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2191         fprintf (dump_file, "Candidate %d is related to use %d\n",
2192                  cand->id, use->id);
2193     }
2194
2195   return cand;
2196 }
2197
2198 /* Returns true if incrementing the induction variable at the end of the LOOP
2199    is allowed.
2200
2201    The purpose is to avoid splitting latch edge with a biv increment, thus
2202    creating a jump, possibly confusing other optimization passes and leaving
2203    less freedom to scheduler.  So we allow IP_END_POS only if IP_NORMAL_POS
2204    is not available (so we do not have a better alternative), or if the latch
2205    edge is already nonempty.  */
2206
2207 static bool
2208 allow_ip_end_pos_p (struct loop *loop)
2209 {
2210   if (!ip_normal_pos (loop))
2211     return true;
2212
2213   if (!empty_block_p (ip_end_pos (loop)))
2214     return true;
2215
2216   return false;
2217 }
2218
2219 /* If possible, adds autoincrement candidates BASE + STEP * i based on use USE.
2220    Important field is set to IMPORTANT.  */
2221
2222 static void
2223 add_autoinc_candidates (struct ivopts_data *data, tree base, tree step,
2224                         bool important, struct iv_use *use)
2225 {
2226   basic_block use_bb = gimple_bb (use->stmt);
2227   enum machine_mode mem_mode;
2228   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi;
2229
2230   /* If we insert the increment in any position other than the standard
2231      ones, we must ensure that it is incremented once per iteration.
2232      It must not be in an inner nested loop, or one side of an if
2233      statement.  */
2234   if (use_bb->loop_father != data->current_loop
2235       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, data->current_loop->latch, use_bb)
2236       || stmt_could_throw_p (use->stmt)
2237       || !cst_and_fits_in_hwi (step))
2238     return;
2239
2240   cstepi = int_cst_value (step);
2241
2242   mem_mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (*use->op_p));
2243   if ((HAVE_PRE_INCREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2244       || (HAVE_PRE_DECREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2245     {
2246       enum tree_code code = MINUS_EXPR;
2247       tree new_base;
2248       tree new_step = step;
2249
2250       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
2251         {
2252           new_step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
2253           code = POINTER_PLUS_EXPR;
2254         }
2255       else
2256         new_step = fold_convert (TREE_TYPE (base), new_step);
2257       new_base = fold_build2 (code, TREE_TYPE (base), base, new_step);
2258       add_candidate_1 (data, new_base, step, important, IP_BEFORE_USE, use,
2259                        use->stmt);
2260     }
2261   if ((HAVE_POST_INCREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2262       || (HAVE_POST_DECREMENT && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2263     {
2264       add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_AFTER_USE, use,
2265                        use->stmt);
2266     }
2267 }
2268
2269 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2270    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2271    it.  The candidate computation is scheduled on all available positions.  */
2272
2273 static void
2274 add_candidate (struct ivopts_data *data,
2275                tree base, tree step, bool important, struct iv_use *use)
2276 {
2277   if (ip_normal_pos (data->current_loop))
2278     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_NORMAL, use, NULL);
2279   if (ip_end_pos (data->current_loop)
2280       && allow_ip_end_pos_p (data->current_loop))
2281     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_END, use, NULL);
2282
2283   if (use != NULL && use->type == USE_ADDRESS)
2284     add_autoinc_candidates (data, base, step, important, use);
2285 }
2286
2287 /* Add a standard "0 + 1 * iteration" iv candidate for a
2288    type with SIZE bits.  */
2289
2290 static void
2291 add_standard_iv_candidates_for_size (struct ivopts_data *data,
2292                                      unsigned int size)
2293 {
2294   tree type = lang_hooks.types.type_for_size (size, true);
2295   add_candidate (data, build_int_cst (type, 0), build_int_cst (type, 1),
2296                  true, NULL);
2297 }
2298
2299 /* Adds standard iv candidates.  */
2300
2301 static void
2302 add_standard_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
2303 {
2304   add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE);
2305
2306   /* The same for a double-integer type if it is still fast enough.  */
2307   if (BITS_PER_WORD >= INT_TYPE_SIZE * 2)
2308     add_standard_iv_candidates_for_size (data, INT_TYPE_SIZE * 2);
2309 }
2310
2311
2312 /* Adds candidates bases on the old induction variable IV.  */
2313
2314 static void
2315 add_old_iv_candidates (struct ivopts_data *data, struct iv *iv)
2316 {
2317   gimple phi;
2318   tree def;
2319   struct iv_cand *cand;
2320
2321   add_candidate (data, iv->base, iv->step, true, NULL);
2322
2323   /* The same, but with initial value zero.  */
2324   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (iv->base)))
2325     add_candidate (data, size_int (0), iv->step, true, NULL);
2326   else
2327     add_candidate (data, build_int_cst (TREE_TYPE (iv->base), 0),
2328                    iv->step, true, NULL);
2329
2330   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (iv->ssa_name);
2331   if (gimple_code (phi) == GIMPLE_PHI)
2332     {
2333       /* Additionally record the possibility of leaving the original iv
2334          untouched.  */
2335       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (data->current_loop));
2336       cand = add_candidate_1 (data,
2337                               iv->base, iv->step, true, IP_ORIGINAL, NULL,
2338                               SSA_NAME_DEF_STMT (def));
2339       cand->var_before = iv->ssa_name;
2340       cand->var_after = def;
2341     }
2342 }
2343
2344 /* Adds candidates based on the old induction variables.  */
2345
2346 static void
2347 add_old_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2348 {
2349   unsigned i;
2350   struct iv *iv;
2351   bitmap_iterator bi;
2352
2353   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
2354     {
2355       iv = ver_info (data, i)->iv;
2356       if (iv && iv->biv_p && !integer_zerop (iv->step))
2357         add_old_iv_candidates (data, iv);
2358     }
2359 }
2360
2361 /* Adds candidates based on the value of the induction variable IV and USE.  */
2362
2363 static void
2364 add_iv_value_candidates (struct ivopts_data *data,
2365                          struct iv *iv, struct iv_use *use)
2366 {
2367   unsigned HOST_WIDE_INT offset;
2368   tree base;
2369   tree basetype;
2370
2371   add_candidate (data, iv->base, iv->step, false, use);
2372
2373   /* The same, but with initial value zero.  Make such variable important,
2374      since it is generic enough so that possibly many uses may be based
2375      on it.  */
2376   basetype = TREE_TYPE (iv->base);
2377   if (POINTER_TYPE_P (basetype))
2378     basetype = sizetype;
2379   add_candidate (data, build_int_cst (basetype, 0),
2380                  iv->step, true, use);
2381
2382   /* Third, try removing the constant offset.  Make sure to even
2383      add a candidate for &a[0] vs. (T *)&a.  */
2384   base = strip_offset (iv->base, &offset);
2385   if (offset
2386       || base != iv->base)
2387     add_candidate (data, base, iv->step, false, use);
2388 }
2389
2390 /* Adds candidates based on the uses.  */
2391
2392 static void
2393 add_derived_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2394 {
2395   unsigned i;
2396
2397   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2398     {
2399       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2400
2401       if (!use)
2402         continue;
2403
2404       switch (use->type)
2405         {
2406         case USE_NONLINEAR_EXPR:
2407         case USE_COMPARE:
2408         case USE_ADDRESS:
2409           /* Just add the ivs based on the value of the iv used here.  */
2410           add_iv_value_candidates (data, use->iv, use);
2411           break;
2412
2413         default:
2414           gcc_unreachable ();
2415         }
2416     }
2417 }
2418
2419 /* Record important candidates and add them to related_cands bitmaps
2420    if needed.  */
2421
2422 static void
2423 record_important_candidates (struct ivopts_data *data)
2424 {
2425   unsigned i;
2426   struct iv_use *use;
2427
2428   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2429     {
2430       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
2431
2432       if (cand->important)
2433         bitmap_set_bit (data->important_candidates, i);
2434     }
2435
2436   data->consider_all_candidates = (n_iv_cands (data)
2437                                    <= CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND);
2438
2439   if (data->consider_all_candidates)
2440     {
2441       /* We will not need "related_cands" bitmaps in this case,
2442          so release them to decrease peak memory consumption.  */
2443       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2444         {
2445           use = iv_use (data, i);
2446           BITMAP_FREE (use->related_cands);
2447         }
2448     }
2449   else
2450     {
2451       /* Add important candidates to the related_cands bitmaps.  */
2452       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2453         bitmap_ior_into (iv_use (data, i)->related_cands,
2454                          data->important_candidates);
2455     }
2456 }
2457
2458 /* Allocates the data structure mapping the (use, candidate) pairs to costs.
2459    If consider_all_candidates is true, we use a two-dimensional array, otherwise
2460    we allocate a simple list to every use.  */
2461
2462 static void
2463 alloc_use_cost_map (struct ivopts_data *data)
2464 {
2465   unsigned i, size, s, j;
2466
2467   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2468     {
2469       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2470       bitmap_iterator bi;
2471
2472       if (data->consider_all_candidates)
2473         size = n_iv_cands (data);
2474       else
2475         {
2476           s = 0;
2477           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
2478             {
2479               s++;
2480             }
2481
2482           /* Round up to the power of two, so that moduling by it is fast.  */
2483           for (size = 1; size < s; size <<= 1)
2484             continue;
2485         }
2486
2487       use->n_map_members = size;
2488       use->cost_map = XCNEWVEC (struct cost_pair, size);
2489     }
2490 }
2491
2492 /* Returns description of computation cost of expression whose runtime
2493    cost is RUNTIME and complexity corresponds to COMPLEXITY.  */
2494
2495 static comp_cost
2496 new_cost (unsigned runtime, unsigned complexity)
2497 {
2498   comp_cost cost;
2499
2500   cost.cost = runtime;
2501   cost.complexity = complexity;
2502
2503   return cost;
2504 }
2505
2506 /* Adds costs COST1 and COST2.  */
2507
2508 static comp_cost
2509 add_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2510 {
2511   cost1.cost += cost2.cost;
2512   cost1.complexity += cost2.complexity;
2513
2514   return cost1;
2515 }
2516 /* Subtracts costs COST1 and COST2.  */
2517
2518 static comp_cost
2519 sub_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2520 {
2521   cost1.cost -= cost2.cost;
2522   cost1.complexity -= cost2.complexity;
2523
2524   return cost1;
2525 }
2526
2527 /* Returns a negative number if COST1 < COST2, a positive number if
2528    COST1 > COST2, and 0 if COST1 = COST2.  */
2529
2530 static int
2531 compare_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2532 {
2533   if (cost1.cost == cost2.cost)
2534     return cost1.complexity - cost2.complexity;
2535
2536   return cost1.cost - cost2.cost;
2537 }
2538
2539 /* Returns true if COST is infinite.  */
2540
2541 static bool
2542 infinite_cost_p (comp_cost cost)
2543 {
2544   return cost.cost == INFTY;
2545 }
2546
2547 /* Sets cost of (USE, CANDIDATE) pair to COST and record that it depends
2548    on invariants DEPENDS_ON and that the value used in expressing it
2549    is VALUE.  */
2550
2551 static void
2552 set_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
2553                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
2554                  comp_cost cost, bitmap depends_on, tree value)
2555 {
2556   unsigned i, s;
2557
2558   if (infinite_cost_p (cost))
2559     {
2560       BITMAP_FREE (depends_on);
2561       return;
2562     }
2563
2564   if (data->consider_all_candidates)
2565     {
2566       use->cost_map[cand->id].cand = cand;
2567       use->cost_map[cand->id].cost = cost;
2568       use->cost_map[cand->id].depends_on = depends_on;
2569       use->cost_map[cand->id].value = value;
2570       return;
2571     }
2572
2573   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2574   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2575   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2576     if (!use->cost_map[i].cand)
2577       goto found;
2578   for (i = 0; i < s; i++)
2579     if (!use->cost_map[i].cand)
2580       goto found;
2581
2582   gcc_unreachable ();
2583
2584 found:
2585   use->cost_map[i].cand = cand;
2586   use->cost_map[i].cost = cost;
2587   use->cost_map[i].depends_on = depends_on;
2588   use->cost_map[i].value = value;
2589 }
2590
2591 /* Gets cost of (USE, CANDIDATE) pair.  */
2592
2593 static struct cost_pair *
2594 get_use_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
2595                  struct iv_cand *cand)
2596 {
2597   unsigned i, s;
2598   struct cost_pair *ret;
2599
2600   if (!cand)
2601     return NULL;
2602
2603   if (data->consider_all_candidates)
2604     {
2605       ret = use->cost_map + cand->id;
2606       if (!ret->cand)
2607         return NULL;
2608
2609       return ret;
2610     }
2611
2612   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2613   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2614   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2615     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2616       return use->cost_map + i;
2617
2618   for (i = 0; i < s; i++)
2619     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2620       return use->cost_map + i;
2621
2622   return NULL;
2623 }
2624
2625 /* Returns estimate on cost of computing SEQ.  */
2626
2627 static unsigned
2628 seq_cost (rtx seq, bool speed)
2629 {
2630   unsigned cost = 0;
2631   rtx set;
2632
2633   for (; seq; seq = NEXT_INSN (seq))
2634     {
2635       set = single_set (seq);
2636       if (set)
2637         cost += rtx_cost (set, SET,speed);
2638       else
2639         cost++;
2640     }
2641
2642   return cost;
2643 }
2644
2645 /* Produce DECL_RTL for object obj so it looks like it is stored in memory.  */
2646 static rtx
2647 produce_memory_decl_rtl (tree obj, int *regno)
2648 {
2649   addr_space_t as = TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (obj));
2650   enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
2651   rtx x;
2652
2653   gcc_assert (obj);
2654   if (TREE_STATIC (obj) || DECL_EXTERNAL (obj))
2655     {
2656       const char *name = IDENTIFIER_POINTER (DECL_ASSEMBLER_NAME (obj));
2657       x = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, name);
2658       SET_SYMBOL_REF_DECL (x, obj);
2659       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2660       set_mem_addr_space (x, as);
2661       targetm.encode_section_info (obj, x, true);
2662     }
2663   else
2664     {
2665       x = gen_raw_REG (address_mode, (*regno)++);
2666       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2667       set_mem_addr_space (x, as);
2668     }
2669
2670   return x;
2671 }
2672
2673 /* Prepares decl_rtl for variables referred in *EXPR_P.  Callback for
2674    walk_tree.  DATA contains the actual fake register number.  */
2675
2676 static tree
2677 prepare_decl_rtl (tree *expr_p, int *ws, void *data)
2678 {
2679   tree obj = NULL_TREE;
2680   rtx x = NULL_RTX;
2681   int *regno = (int *) data;
2682
2683   switch (TREE_CODE (*expr_p))
2684     {
2685     case ADDR_EXPR:
2686       for (expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0);
2687            handled_component_p (*expr_p);
2688            expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0))
2689         continue;
2690       obj = *expr_p;
2691       if (DECL_P (obj) && !DECL_RTL_SET_P (obj))
2692         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2693       break;
2694
2695     case SSA_NAME:
2696       *ws = 0;
2697       obj = SSA_NAME_VAR (*expr_p);
2698       if (!DECL_RTL_SET_P (obj))
2699         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2700       break;
2701
2702     case VAR_DECL:
2703     case PARM_DECL:
2704     case RESULT_DECL:
2705       *ws = 0;
2706       obj = *expr_p;
2707
2708       if (DECL_RTL_SET_P (obj))
2709         break;
2710
2711       if (DECL_MODE (obj) == BLKmode)
2712         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2713       else
2714         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2715
2716       break;
2717
2718     default:
2719       break;
2720     }
2721
2722   if (x)
2723     {
2724       VEC_safe_push (tree, heap, decl_rtl_to_reset, obj);
2725       SET_DECL_RTL (obj, x);
2726     }
2727
2728   return NULL_TREE;
2729 }
2730
2731 /* Determines cost of the computation of EXPR.  */
2732
2733 static unsigned
2734 computation_cost (tree expr, bool speed)
2735 {
2736   rtx seq, rslt;
2737   tree type = TREE_TYPE (expr);
2738   unsigned cost;
2739   /* Avoid using hard regs in ways which may be unsupported.  */
2740   int regno = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1;
2741   enum function_frequency real_frequency = cfun->function_frequency;
2742
2743   cfun->function_frequency = FUNCTION_FREQUENCY_NORMAL;
2744   crtl->maybe_hot_insn_p = speed;
2745   walk_tree (&expr, prepare_decl_rtl, &regno, NULL);
2746   start_sequence ();
2747   rslt = expand_expr (expr, NULL_RTX, TYPE_MODE (type), EXPAND_NORMAL);
2748   seq = get_insns ();
2749   end_sequence ();
2750   default_rtl_profile ();
2751   cfun->function_frequency = real_frequency;
2752
2753   cost = seq_cost (seq, speed);
2754   if (MEM_P (rslt))
2755     cost += address_cost (XEXP (rslt, 0), TYPE_MODE (type),
2756                           TYPE_ADDR_SPACE (type), speed);
2757
2758   return cost;
2759 }
2760
2761 /* Returns variable containing the value of candidate CAND at statement AT.  */
2762
2763 static tree
2764 var_at_stmt (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
2765 {
2766   if (stmt_after_increment (loop, cand, stmt))
2767     return cand->var_after;
2768   else
2769     return cand->var_before;
2770 }
2771
2772 /* Return the most significant (sign) bit of T.  Similar to tree_int_cst_msb,
2773    but the bit is determined from TYPE_PRECISION, not MODE_BITSIZE.  */
2774
2775 int
2776 tree_int_cst_sign_bit (const_tree t)
2777 {
2778   unsigned bitno = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t)) - 1;
2779   unsigned HOST_WIDE_INT w;
2780
2781   if (bitno < HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
2782     w = TREE_INT_CST_LOW (t);
2783   else
2784     {
2785       w = TREE_INT_CST_HIGH (t);
2786       bitno -= HOST_BITS_PER_WIDE_INT;
2787     }
2788
2789   return (w >> bitno) & 1;
2790 }
2791
2792 /* If A is (TYPE) BA and B is (TYPE) BB, and the types of BA and BB have the
2793    same precision that is at least as wide as the precision of TYPE, stores
2794    BA to A and BB to B, and returns the type of BA.  Otherwise, returns the
2795    type of A and B.  */
2796
2797 static tree
2798 determine_common_wider_type (tree *a, tree *b)
2799 {
2800   tree wider_type = NULL;
2801   tree suba, subb;
2802   tree atype = TREE_TYPE (*a);
2803
2804   if (CONVERT_EXPR_P (*a))
2805     {
2806       suba = TREE_OPERAND (*a, 0);
2807       wider_type = TREE_TYPE (suba);
2808       if (TYPE_PRECISION (wider_type) < TYPE_PRECISION (atype))
2809         return atype;
2810     }
2811   else
2812     return atype;
2813
2814   if (CONVERT_EXPR_P (*b))
2815     {
2816       subb = TREE_OPERAND (*b, 0);
2817       if (TYPE_PRECISION (wider_type) != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (subb)))
2818         return atype;
2819     }
2820   else
2821     return atype;
2822
2823   *a = suba;
2824   *b = subb;
2825   return wider_type;
2826 }
2827
2828 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
2829    CAND at statement AT in LOOP.  The expression is stored in a decomposed
2830    form into AFF.  Returns false if USE cannot be expressed using CAND.  */
2831
2832 static bool
2833 get_computation_aff (struct loop *loop,
2834                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at,
2835                      struct affine_tree_combination *aff)
2836 {
2837   tree ubase = use->iv->base;
2838   tree ustep = use->iv->step;
2839   tree cbase = cand->iv->base;
2840   tree cstep = cand->iv->step, cstep_common;
2841   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype = TREE_TYPE (cbase);
2842   tree common_type, var;
2843   tree uutype;
2844   aff_tree cbase_aff, var_aff;
2845   double_int rat;
2846
2847   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
2848     {
2849       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
2850       return false;
2851     }
2852
2853   var = var_at_stmt (loop, cand, at);
2854   uutype = unsigned_type_for (utype);
2855
2856   /* If the conversion is not noop, perform it.  */
2857   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
2858     {
2859       cstep = fold_convert (uutype, cstep);
2860       cbase = fold_convert (uutype, cbase);
2861       var = fold_convert (uutype, var);
2862     }
2863
2864   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
2865     return false;
2866
2867   /* In case both UBASE and CBASE are shortened to UUTYPE from some common
2868      type, we achieve better folding by computing their difference in this
2869      wider type, and cast the result to UUTYPE.  We do not need to worry about
2870      overflows, as all the arithmetics will in the end be performed in UUTYPE
2871      anyway.  */
2872   common_type = determine_common_wider_type (&ubase, &cbase);
2873
2874   /* use = ubase - ratio * cbase + ratio * var.  */
2875   tree_to_aff_combination (ubase, common_type, aff);
2876   tree_to_aff_combination (cbase, common_type, &cbase_aff);
2877   tree_to_aff_combination (var, uutype, &var_aff);
2878
2879   /* We need to shift the value if we are after the increment.  */
2880   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
2881     {
2882       aff_tree cstep_aff;
2883
2884       if (common_type != uutype)
2885         cstep_common = fold_convert (common_type, cstep);
2886       else
2887         cstep_common = cstep;
2888
2889       tree_to_aff_combination (cstep_common, common_type, &cstep_aff);
2890       aff_combination_add (&cbase_aff, &cstep_aff);
2891     }
2892
2893   aff_combination_scale (&cbase_aff, double_int_neg (rat));
2894   aff_combination_add (aff, &cbase_aff);
2895   if (common_type != uutype)
2896     aff_combination_convert (aff, uutype);
2897
2898   aff_combination_scale (&var_aff, rat);
2899   aff_combination_add (aff, &var_aff);
2900
2901   return true;
2902 }
2903
2904 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
2905    CAND at statement AT in LOOP.  The computation is unshared.  */
2906
2907 static tree
2908 get_computation_at (struct loop *loop,
2909                     struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at)
2910 {
2911   aff_tree aff;
2912   tree type = TREE_TYPE (use->iv->base);
2913
2914   if (!get_computation_aff (loop, use, cand, at, &aff))
2915     return NULL_TREE;
2916   unshare_aff_combination (&aff);
2917   return fold_convert (type, aff_combination_to_tree (&aff));
2918 }
2919
2920 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
2921    CAND in LOOP.  The computation is unshared.  */
2922
2923 static tree
2924 get_computation (struct loop *loop, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
2925 {
2926   return get_computation_at (loop, use, cand, use->stmt);
2927 }
2928
2929 /* Returns cost of addition in MODE.  */
2930
2931 static unsigned
2932 add_cost (enum machine_mode mode, bool speed)
2933 {
2934   static unsigned costs[NUM_MACHINE_MODES];
2935   rtx seq;
2936   unsigned cost;
2937
2938   if (costs[mode])
2939     return costs[mode];
2940
2941   start_sequence ();
2942   force_operand (gen_rtx_fmt_ee (PLUS, mode,
2943                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
2944                                  gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2)),
2945                  NULL_RTX);
2946   seq = get_insns ();
2947   end_sequence ();
2948
2949   cost = seq_cost (seq, speed);
2950   if (!cost)
2951     cost = 1;
2952
2953   costs[mode] = cost;
2954
2955   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2956     fprintf (dump_file, "Addition in %s costs %d\n",
2957              GET_MODE_NAME (mode), cost);
2958   return cost;
2959 }
2960
2961 /* Entry in a hashtable of already known costs for multiplication.  */
2962 struct mbc_entry
2963 {
2964   HOST_WIDE_INT cst;            /* The constant to multiply by.  */
2965   enum machine_mode mode;       /* In mode.  */
2966   unsigned cost;                /* The cost.  */
2967 };
2968
2969 /* Counts hash value for the ENTRY.  */
2970
2971 static hashval_t
2972 mbc_entry_hash (const void *entry)
2973 {
2974   const struct mbc_entry *e = (const struct mbc_entry *) entry;
2975
2976   return 57 * (hashval_t) e->mode + (hashval_t) (e->cst % 877);
2977 }
2978
2979 /* Compares the hash table entries ENTRY1 and ENTRY2.  */
2980
2981 static int
2982 mbc_entry_eq (const void *entry1, const void *entry2)
2983 {
2984   const struct mbc_entry *e1 = (const struct mbc_entry *) entry1;
2985   const struct mbc_entry *e2 = (const struct mbc_entry *) entry2;
2986
2987   return (e1->mode == e2->mode
2988           && e1->cst == e2->cst);
2989 }
2990
2991 /* Returns cost of multiplication by constant CST in MODE.  */
2992
2993 unsigned
2994 multiply_by_cost (HOST_WIDE_INT cst, enum machine_mode mode, bool speed)
2995 {
2996   static htab_t costs;
2997   struct mbc_entry **cached, act;
2998   rtx seq;
2999   unsigned cost;
3000
3001   if (!costs)
3002     costs = htab_create (100, mbc_entry_hash, mbc_entry_eq, free);
3003
3004   act.mode = mode;
3005   act.cst = cst;
3006   cached = (struct mbc_entry **) htab_find_slot (costs, &act, INSERT);
3007   if (*cached)
3008     return (*cached)->cost;
3009
3010   *cached = XNEW (struct mbc_entry);
3011   (*cached)->mode = mode;
3012   (*cached)->cst = cst;
3013
3014   start_sequence ();
3015   expand_mult (mode, gen_raw_REG (mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1),
3016                gen_int_mode (cst, mode), NULL_RTX, 0);
3017   seq = get_insns ();
3018   end_sequence ();
3019
3020   cost = seq_cost (seq, speed);
3021
3022   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3023     fprintf (dump_file, "Multiplication by %d in %s costs %d\n",
3024              (int) cst, GET_MODE_NAME (mode), cost);
3025
3026   (*cached)->cost = cost;
3027
3028   return cost;
3029 }
3030
3031 /* Returns true if multiplying by RATIO is allowed in an address.  Test the
3032    validity for a memory reference accessing memory of mode MODE in
3033    address space AS.  */
3034
3035 DEF_VEC_P (sbitmap);
3036 DEF_VEC_ALLOC_P (sbitmap, heap);
3037
3038 bool
3039 multiplier_allowed_in_address_p (HOST_WIDE_INT ratio, enum machine_mode mode,
3040                                  addr_space_t as)
3041 {
3042 #define MAX_RATIO 128
3043   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mode;
3044   static VEC (sbitmap, heap) *valid_mult_list;
3045   sbitmap valid_mult;
3046
3047   if (data_index >= VEC_length (sbitmap, valid_mult_list))
3048     VEC_safe_grow_cleared (sbitmap, heap, valid_mult_list, data_index + 1);
3049
3050   valid_mult = VEC_index (sbitmap, valid_mult_list, data_index);
3051   if (!valid_mult)
3052     {
3053       enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3054       rtx reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3055       rtx addr;
3056       HOST_WIDE_INT i;
3057
3058       valid_mult = sbitmap_alloc (2 * MAX_RATIO + 1);
3059       sbitmap_zero (valid_mult);
3060       addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3061       for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3062         {
3063           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (i, address_mode);
3064           if (memory_address_addr_space_p (mode, addr, as))
3065             SET_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO);
3066         }
3067
3068       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3069         {
3070           fprintf (dump_file, "  allowed multipliers:");
3071           for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3072             if (TEST_BIT (valid_mult, i + MAX_RATIO))
3073               fprintf (dump_file, " %d", (int) i);
3074           fprintf (dump_file, "\n");
3075           fprintf (dump_file, "\n");
3076         }
3077
3078       VEC_replace (sbitmap, valid_mult_list, data_index, valid_mult);
3079     }
3080
3081   if (ratio > MAX_RATIO || ratio < -MAX_RATIO)
3082     return false;
3083
3084   return TEST_BIT (valid_mult, ratio + MAX_RATIO);
3085 }
3086
3087 /* Returns cost of address in shape symbol + var + OFFSET + RATIO * index.
3088    If SYMBOL_PRESENT is false, symbol is omitted.  If VAR_PRESENT is false,
3089    variable is omitted.  Compute the cost for a memory reference that accesses
3090    a memory location of mode MEM_MODE in address space AS.
3091
3092    MAY_AUTOINC is set to true if the autoincrement (increasing index by
3093    size of MEM_MODE / RATIO) is available.  To make this determination, we
3094    look at the size of the increment to be made, which is given in CSTEP.
3095    CSTEP may be zero if the step is unknown.
3096    STMT_AFTER_INC is true iff the statement we're looking at is after the
3097    increment of the original biv.
3098
3099    TODO -- there must be some better way.  This all is quite crude.  */
3100
3101 typedef struct
3102 {
3103   HOST_WIDE_INT min_offset, max_offset;
3104   unsigned costs[2][2][2][2];
3105 } *address_cost_data;
3106
3107 DEF_VEC_P (address_cost_data);
3108 DEF_VEC_ALLOC_P (address_cost_data, heap);
3109
3110 static comp_cost
3111 get_address_cost (bool symbol_present, bool var_present,
3112                   unsigned HOST_WIDE_INT offset, HOST_WIDE_INT ratio,
3113                   HOST_WIDE_INT cstep, enum machine_mode mem_mode,
3114                   addr_space_t as, bool speed,
3115                   bool stmt_after_inc, bool *may_autoinc)
3116 {
3117   enum machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3118   static VEC(address_cost_data, heap) *address_cost_data_list;
3119   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mem_mode;
3120   address_cost_data data;
3121   static bool has_preinc[MAX_MACHINE_MODE], has_postinc[MAX_MACHINE_MODE];
3122   static bool has_predec[MAX_MACHINE_MODE], has_postdec[MAX_MACHINE_MODE];
3123   unsigned cost, acost, complexity;
3124   bool offset_p, ratio_p, autoinc;
3125   HOST_WIDE_INT s_offset, autoinc_offset, msize;
3126   unsigned HOST_WIDE_INT mask;
3127   unsigned bits;
3128
3129   if (data_index >= VEC_length (address_cost_data, address_cost_data_list))
3130     VEC_safe_grow_cleared (address_cost_data, heap, address_cost_data_list,
3131                            data_index + 1);
3132
3133   data = VEC_index (address_cost_data, address_cost_data_list, data_index);
3134   if (!data)
3135     {
3136       HOST_WIDE_INT i;
3137       HOST_WIDE_INT start = BIGGEST_ALIGNMENT / BITS_PER_UNIT;
3138       HOST_WIDE_INT rat, off;
3139       int old_cse_not_expected;
3140       unsigned sym_p, var_p, off_p, rat_p, add_c;
3141       rtx seq, addr, base;
3142       rtx reg0, reg1;
3143
3144       data = (address_cost_data) xcalloc (1, sizeof (*data));
3145
3146       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3147
3148       addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3149       for (i = start; i <= 1 << 20; i <<= 1)
3150         {
3151           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (i, address_mode);
3152           if (!memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3153             break;
3154         }
3155       data->max_offset = i == start ? 0 : i >> 1;
3156       off = data->max_offset;
3157
3158       for (i = start; i <= 1 << 20; i <<= 1)
3159         {
3160           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (-i, address_mode);
3161           if (!memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3162             break;
3163         }
3164       data->min_offset = i == start ? 0 : -(i >> 1);
3165
3166       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3167         {
3168           fprintf (dump_file, "get_address_cost:\n");
3169           fprintf (dump_file, "  min offset %s %d\n",
3170                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3171                    (int) data->min_offset);
3172           fprintf (dump_file, "  max offset %s %d\n",
3173                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3174                    (int) data->max_offset);
3175         }
3176
3177       rat = 1;
3178       for (i = 2; i <= MAX_RATIO; i++)
3179         if (multiplier_allowed_in_address_p (i, mem_mode, as))
3180           {
3181             rat = i;
3182             break;
3183           }
3184
3185       /* Compute the cost of various addressing modes.  */
3186       acost = 0;
3187       reg0 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3188       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2);
3189
3190       if (HAVE_PRE_DECREMENT)
3191         {
3192           addr = gen_rtx_PRE_DEC (address_mode, reg0);
3193           has_predec[mem_mode]
3194             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3195         }
3196       if (HAVE_POST_DECREMENT)
3197         {
3198           addr = gen_rtx_POST_DEC (address_mode, reg0);
3199           has_postdec[mem_mode]
3200             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3201         }
3202       if (HAVE_PRE_INCREMENT)
3203         {
3204           addr = gen_rtx_PRE_INC (address_mode, reg0);
3205           has_preinc[mem_mode]
3206             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3207         }
3208       if (HAVE_POST_INCREMENT)
3209         {
3210           addr = gen_rtx_POST_INC (address_mode, reg0);
3211           has_postinc[mem_mode]
3212             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3213         }
3214       for (i = 0; i < 16; i++)
3215         {
3216           sym_p = i & 1;
3217           var_p = (i >> 1) & 1;
3218           off_p = (i >> 2) & 1;
3219           rat_p = (i >> 3) & 1;
3220
3221           addr = reg0;
3222           if (rat_p)
3223             addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, addr,
3224                                    gen_int_mode (rat, address_mode));
3225
3226           if (var_p)
3227             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, reg1);
3228
3229           if (sym_p)
3230             {
3231               base = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, ggc_strdup (""));
3232               /* ??? We can run into trouble with some backends by presenting
3233                  it with symbols which haven't been properly passed through
3234                  targetm.encode_section_info.  By setting the local bit, we
3235                  enhance the probability of things working.  */
3236               SYMBOL_REF_FLAGS (base) = SYMBOL_FLAG_LOCAL;
3237
3238               if (off_p)
3239                 base = gen_rtx_fmt_e (CONST, address_mode,
3240                                       gen_rtx_fmt_ee
3241                                         (PLUS, address_mode, base,
3242                                          gen_int_mode (off, address_mode)));
3243             }
3244           else if (off_p)
3245             base = gen_int_mode (off, address_mode);
3246           else
3247             base = NULL_RTX;
3248
3249           if (base)
3250             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, base);
3251
3252           start_sequence ();
3253           /* To avoid splitting addressing modes, pretend that no cse will
3254              follow.  */
3255           old_cse_not_expected = cse_not_expected;
3256           cse_not_expected = true;
3257           addr = memory_address_addr_space (mem_mode, addr, as);
3258           cse_not_expected = old_cse_not_expected;
3259           seq = get_insns ();
3260           end_sequence ();
3261
3262           acost = seq_cost (seq, speed);
3263           acost += address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3264
3265           if (!acost)
3266             acost = 1;
3267           data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3268         }
3269
3270       /* On some targets, it is quite expensive to load symbol to a register,
3271          which makes addresses that contain symbols look much more expensive.
3272          However, the symbol will have to be loaded in any case before the
3273          loop (and quite likely we have it in register already), so it does not
3274          make much sense to penalize them too heavily.  So make some final
3275          tweaks for the SYMBOL_PRESENT modes:
3276
3277          If VAR_PRESENT is false, and the mode obtained by changing symbol to
3278          var is cheaper, use this mode with small penalty.
3279          If VAR_PRESENT is true, try whether the mode with
3280          SYMBOL_PRESENT = false is cheaper even with cost of addition, and
3281          if this is the case, use it.  */
3282       add_c = add_cost (address_mode, speed);
3283       for (i = 0; i < 8; i++)
3284         {
3285           var_p = i & 1;
3286           off_p = (i >> 1) & 1;
3287           rat_p = (i >> 2) & 1;
3288
3289           acost = data->costs[0][1][off_p][rat_p] + 1;
3290           if (var_p)
3291             acost += add_c;
3292
3293           if (acost < data->costs[1][var_p][off_p][rat_p])
3294             data->costs[1][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3295         }
3296
3297       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3298         {
3299           fprintf (dump_file, "Address costs:\n");
3300
3301           for (i = 0; i < 16; i++)
3302             {
3303               sym_p = i & 1;
3304               var_p = (i >> 1) & 1;
3305               off_p = (i >> 2) & 1;
3306               rat_p = (i >> 3) & 1;
3307
3308               fprintf (dump_file, "  ");
3309               if (sym_p)
3310                 fprintf (dump_file, "sym + ");
3311               if (var_p)
3312                 fprintf (dump_file, "var + ");
3313               if (off_p)
3314                 fprintf (dump_file, "cst + ");
3315               if (rat_p)
3316                 fprintf (dump_file, "rat * ");
3317
3318               acost = data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p];
3319               fprintf (dump_file, "index costs %d\n", acost);
3320             }
3321           if (has_predec[mem_mode] || has_postdec[mem_mode]
3322               || has_preinc[mem_mode] || has_postinc[mem_mode])
3323             fprintf (dump_file, "  May include autoinc/dec\n");
3324           fprintf (dump_file, "\n");
3325         }
3326
3327       VEC_replace (address_cost_data, address_cost_data_list,
3328                    data_index, data);
3329     }
3330
3331   bits = GET_MODE_BITSIZE (address_mode);
3332   mask = ~(~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0 << (bits - 1) << 1);
3333   offset &= mask;
3334   if ((offset >> (bits - 1) & 1))
3335     offset |= ~mask;
3336   s_offset = offset;
3337
3338   autoinc = false;
3339   msize = GET_MODE_SIZE (mem_mode);
3340   autoinc_offset = offset;
3341   if (stmt_after_inc)
3342     autoinc_offset += ratio * cstep;
3343   if (symbol_present || var_present || ratio != 1)
3344     autoinc = false;
3345   else if ((has_postinc[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3346                && msize == cstep)
3347            || (has_postdec[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3348                && msize == -cstep)
3349            || (has_preinc[mem_mode] && autoinc_offset == msize
3350                && msize == cstep)
3351            || (has_predec[mem_mode] && autoinc_offset == -msize
3352                && msize == -cstep))
3353     autoinc = true;
3354
3355   cost = 0;
3356   offset_p = (s_offset != 0
3357               && data->min_offset <= s_offset
3358               && s_offset <= data->max_offset);
3359   ratio_p = (ratio != 1
3360              && multiplier_allowed_in_address_p (ratio, mem_mode, as));
3361
3362   if (ratio != 1 && !ratio_p)
3363     cost += multiply_by_cost (ratio, address_mode, speed);
3364
3365   if (s_offset && !offset_p && !symbol_present)
3366     cost += add_cost (address_mode, speed);
3367
3368   if (may_autoinc)
3369     *may_autoinc = autoinc;
3370   acost = data->costs[symbol_present][var_present][offset_p][ratio_p];
3371   complexity = (symbol_present != 0) + (var_present != 0) + offset_p + ratio_p;
3372   return new_cost (cost + acost, complexity);
3373 }
3374
3375 /* Estimates cost of forcing expression EXPR into a variable.  */
3376
3377 static comp_cost
3378 force_expr_to_var_cost (tree expr, bool speed)
3379 {
3380   static bool costs_initialized = false;
3381   static unsigned integer_cost [2];
3382   static unsigned symbol_cost [2];
3383   static unsigned address_cost [2];
3384   tree op0, op1;
3385   comp_cost cost0, cost1, cost;
3386   enum machine_mode mode;
3387
3388   if (!costs_initialized)
3389     {
3390       tree type = build_pointer_type (integer_type_node);
3391       tree var, addr;
3392       rtx x;
3393       int i;
3394
3395       var = create_tmp_var_raw (integer_type_node, "test_var");
3396       TREE_STATIC (var) = 1;
3397       x = produce_memory_decl_rtl (var, NULL);
3398       SET_DECL_RTL (var, x);
3399
3400       addr = build1 (ADDR_EXPR, type, var);
3401
3402
3403       for (i = 0; i < 2; i++)
3404         {
3405           integer_cost[i] = computation_cost (build_int_cst (integer_type_node,
3406                                                              2000), i);
3407
3408           symbol_cost[i] = computation_cost (addr, i) + 1;
3409
3410           address_cost[i]
3411             = computation_cost (build2 (POINTER_PLUS_EXPR, type,
3412                                         addr,
3413                                         build_int_cst (sizetype, 2000)), i) + 1;
3414           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3415             {
3416               fprintf (dump_file, "force_expr_to_var_cost %s costs:\n", i ? "speed" : "size");
3417               fprintf (dump_file, "  integer %d\n", (int) integer_cost[i]);
3418               fprintf (dump_file, "  symbol %d\n", (int) symbol_cost[i]);
3419               fprintf (dump_file, "  address %d\n", (int) address_cost[i]);
3420               fprintf (dump_file, "  other %d\n", (int) target_spill_cost[i]);
3421               fprintf (dump_file, "\n");
3422             }
3423         }
3424
3425       costs_initialized = true;
3426     }
3427
3428   STRIP_NOPS (expr);
3429
3430   if (SSA_VAR_P (expr))
3431     return zero_cost;
3432
3433   if (is_gimple_min_invariant (expr))
3434     {
3435       if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
3436         return new_cost (integer_cost [speed], 0);
3437
3438       if (TREE_CODE (expr) == ADDR_EXPR)
3439         {
3440           tree obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
3441
3442           if (TREE_CODE (obj) == VAR_DECL
3443               || TREE_CODE (obj) == PARM_DECL
3444               || TREE_CODE (obj) == RESULT_DECL)
3445             return new_cost (symbol_cost [speed], 0);
3446         }
3447
3448       return new_cost (address_cost [speed], 0);
3449     }
3450
3451   switch (TREE_CODE (expr))
3452     {
3453     case POINTER_PLUS_EXPR:
3454     case PLUS_EXPR:
3455     case MINUS_EXPR:
3456     case MULT_EXPR:
3457       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3458       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3459       STRIP_NOPS (op0);
3460       STRIP_NOPS (op1);
3461
3462       if (is_gimple_val (op0))
3463         cost0 = zero_cost;
3464       else
3465         cost0 = force_expr_to_var_cost (op0, speed);
3466
3467       if (is_gimple_val (op1))
3468         cost1 = zero_cost;
3469       else
3470         cost1 = force_expr_to_var_cost (op1, speed);
3471
3472       break;
3473
3474     case NEGATE_EXPR:
3475       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3476       STRIP_NOPS (op0);
3477       op1 = NULL_TREE;
3478
3479       if (is_gimple_val (op0))
3480         cost0 = zero_cost;
3481       else
3482         cost0 = force_expr_to_var_cost (op0, speed);
3483
3484       cost1 = zero_cost;
3485       break;
3486
3487     default:
3488       /* Just an arbitrary value, FIXME.  */
3489       return new_cost (target_spill_cost[speed], 0);
3490     }
3491
3492   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (expr));
3493   switch (TREE_CODE (expr))
3494     {
3495     case POINTER_PLUS_EXPR:
3496     case PLUS_EXPR:
3497     case MINUS_EXPR:
3498     case NEGATE_EXPR:
3499       cost = new_cost (add_cost (mode, speed), 0);
3500       break;
3501
3502     case MULT_EXPR:
3503       if (cst_and_fits_in_hwi (op0))
3504         cost = new_cost (multiply_by_cost (int_cst_value (op0), mode, speed), 0);
3505       else if (cst_and_fits_in_hwi (op1))
3506         cost = new_cost (multiply_by_cost (int_cst_value (op1), mode, speed), 0);
3507       else
3508         return new_cost (target_spill_cost [speed], 0);
3509       break;
3510
3511     default:
3512       gcc_unreachable ();
3513     }
3514
3515   cost = add_costs (cost, cost0);
3516   cost = add_costs (cost, cost1);
3517
3518   /* Bound the cost by target_spill_cost.  The parts of complicated
3519      computations often are either loop invariant or at least can
3520      be shared between several iv uses, so letting this grow without
3521      limits would not give reasonable results.  */
3522   if (cost.cost > (int) target_spill_cost [speed])
3523     cost.cost = target_spill_cost [speed];
3524
3525   return cost;
3526 }
3527
3528 /* Estimates cost of forcing EXPR into a variable.  DEPENDS_ON is a set of the
3529    invariants the computation depends on.  */
3530
3531 static comp_cost
3532 force_var_cost (struct ivopts_data *data,
3533                 tree expr, bitmap *depends_on)
3534 {
3535   if (depends_on)
3536     {
3537       fd_ivopts_data = data;
3538       walk_tree (&expr, find_depends, depends_on, NULL);
3539     }
3540
3541   return force_expr_to_var_cost (expr, data->speed);
3542 }
3543
3544 /* Estimates cost of expressing address ADDR  as var + symbol + offset.  The
3545    value of offset is added to OFFSET, SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set
3546    to false if the corresponding part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the
3547    invariants the computation depends on.  */
3548
3549 static comp_cost
3550 split_address_cost (struct ivopts_data *data,
3551                     tree addr, bool *symbol_present, bool *var_present,
3552                     unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3553 {
3554   tree core;
3555   HOST_WIDE_INT bitsize;
3556   HOST_WIDE_INT bitpos;
3557   tree toffset;
3558   enum machine_mode mode;
3559   int unsignedp, volatilep;
3560
3561   core = get_inner_reference (addr, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
3562                               &unsignedp, &volatilep, false);
3563
3564   if (toffset != 0
3565       || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0
3566       || TREE_CODE (core) != VAR_DECL)
3567     {
3568       *symbol_present = false;
3569       *var_present = true;
3570       fd_ivopts_data = data;
3571       walk_tree (&addr, find_depends, depends_on, NULL);
3572       return new_cost (target_spill_cost[data->speed], 0);
3573     }
3574
3575   *offset += bitpos / BITS_PER_UNIT;
3576   if (TREE_STATIC (core)
3577       || DECL_EXTERNAL (core))
3578     {
3579       *symbol_present = true;
3580       *var_present = false;
3581       return zero_cost;
3582     }
3583
3584   *symbol_present = false;
3585   *var_present = true;
3586   return zero_cost;
3587 }
3588
3589 /* Estimates cost of expressing difference of addresses E1 - E2 as
3590    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3591    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3592    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3593    depends on.  */
3594
3595 static comp_cost
3596 ptr_difference_cost (struct ivopts_data *data,
3597                      tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3598                      unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3599 {
3600   HOST_WIDE_INT diff = 0;
3601   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3602   tree type;
3603
3604   gcc_assert (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR);
3605
3606   if (ptr_difference_const (e1, e2, &diff))
3607     {
3608       *offset += diff;
3609       *symbol_present = false;
3610       *var_present = false;
3611       return zero_cost;
3612     }
3613
3614   if (integer_zerop (e2))
3615     return split_address_cost (data, TREE_OPERAND (e1, 0),
3616                                symbol_present, var_present, offset, depends_on);
3617
3618   *symbol_present = false;
3619   *var_present = true;
3620
3621   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3622   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3623   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3624   aff_combination_scale (&aff_e2, double_int_minus_one);
3625   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3626
3627   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3628 }
3629
3630 /* Estimates cost of expressing difference E1 - E2 as
3631    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3632    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3633    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3634    depends on.  */
3635
3636 static comp_cost
3637 difference_cost (struct ivopts_data *data,
3638                  tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3639                  unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3640 {
3641   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (e1));
3642   unsigned HOST_WIDE_INT off1, off2;
3643   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3644   tree type;
3645
3646   e1 = strip_offset (e1, &off1);
3647   e2 = strip_offset (e2, &off2);
3648   *offset += off1 - off2;
3649
3650   STRIP_NOPS (e1);
3651   STRIP_NOPS (e2);
3652
3653   if (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR)
3654     return ptr_difference_cost (data, e1, e2, symbol_present, var_present,
3655                                 offset, depends_on);
3656   *symbol_present = false;
3657
3658   if (operand_equal_p (e1, e2, 0))
3659     {
3660       *var_present = false;
3661       return zero_cost;
3662     }
3663
3664   *var_present = true;
3665
3666   if (integer_zerop (e2))
3667     return force_var_cost (data, e1, depends_on);
3668
3669   if (integer_zerop (e1))
3670     {
3671       comp_cost cost = force_var_cost (data, e2, depends_on);
3672       cost.cost += multiply_by_cost (-1, mode, data->speed);
3673       return cost;
3674     }
3675
3676   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3677   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3678   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3679   aff_combination_scale (&aff_e2, double_int_minus_one);
3680   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3681
3682   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3683 }
3684
3685 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
3686    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
3687    to create an address from it, otherwise we want to get it into
3688    register.  A set of invariants we depend on is stored in
3689    DEPENDS_ON.  AT is the statement at that the value is computed.
3690    If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether autoinc
3691    addressing is likely.  */
3692
3693 static comp_cost
3694 get_computation_cost_at (struct ivopts_data *data,
3695                          struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
3696                          bool address_p, bitmap *depends_on, gimple at,
3697                          bool *can_autoinc)
3698 {
3699   tree ubase = use->iv->base, ustep = use->iv->step;
3700   tree cbase, cstep;
3701   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype;
3702   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi, offset = 0;
3703   HOST_WIDE_INT ratio, aratio;
3704   bool var_present, symbol_present, stmt_is_after_inc;
3705   comp_cost cost;
3706   double_int rat;
3707   bool speed = optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (at));
3708
3709   *depends_on = NULL;
3710
3711   /* Only consider real candidates.  */
3712   if (!cand->iv)
3713     return infinite_cost;
3714
3715   cbase = cand->iv->base;
3716   cstep = cand->iv->step;
3717   ctype = TREE_TYPE (cbase);
3718
3719   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
3720     {
3721       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
3722       return infinite_cost;
3723     }
3724
3725   if (address_p)
3726     {
3727       /* Do not try to express address of an object with computation based
3728          on address of a different object.  This may cause problems in rtl
3729          level alias analysis (that does not expect this to be happening,
3730          as this is illegal in C), and would be unlikely to be useful
3731          anyway.  */
3732       if (use->iv->base_object
3733           && cand->iv->base_object
3734           && !operand_equal_p (use->iv->base_object, cand->iv->base_object, 0))
3735         return infinite_cost;
3736     }
3737
3738   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
3739     {
3740       /* TODO -- add direct handling of this case.  */
3741       goto fallback;
3742     }
3743
3744   /* CSTEPI is removed from the offset in case statement is after the
3745      increment.  If the step is not constant, we use zero instead.
3746      This is a bit imprecise (there is the extra addition), but
3747      redundancy elimination is likely to transform the code so that
3748      it uses value of the variable before increment anyway,
3749      so it is not that much unrealistic.  */
3750   if (cst_and_fits_in_hwi (cstep))
3751     cstepi = int_cst_value (cstep);
3752   else
3753     cstepi = 0;
3754
3755   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
3756     return infinite_cost;
3757
3758   if (double_int_fits_in_shwi_p (rat))
3759     ratio = double_int_to_shwi (rat);
3760   else
3761     return infinite_cost;
3762
3763   STRIP_NOPS (cbase);
3764   ctype = TREE_TYPE (cbase);
3765
3766   /* use = ubase + ratio * (var - cbase).  If either cbase is a constant
3767      or ratio == 1, it is better to handle this like
3768
3769      ubase - ratio * cbase + ratio * var
3770
3771      (also holds in the case ratio == -1, TODO.  */
3772
3773   if (cst_and_fits_in_hwi (cbase))
3774     {
3775       offset = - ratio * int_cst_value (cbase);
3776       cost = difference_cost (data,
3777                               ubase, build_int_cst (utype, 0),
3778                               &symbol_present, &var_present, &offset,
3779                               depends_on);
3780     }
3781   else if (ratio == 1)
3782     {
3783       cost = difference_cost (data,
3784                               ubase, cbase,
3785                               &symbol_present, &var_present, &offset,
3786                               depends_on);
3787     }
3788   else if (address_p
3789            && !POINTER_TYPE_P (ctype)
3790            && multiplier_allowed_in_address_p
3791                 (ratio, TYPE_MODE (TREE_TYPE (utype)),
3792                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype))))
3793     {
3794       cbase
3795         = fold_build2 (MULT_EXPR, ctype, cbase, build_int_cst (ctype, ratio));
3796       cost = difference_cost (data,
3797                               ubase, cbase,
3798                               &symbol_present, &var_present, &offset,
3799                               depends_on);
3800     }
3801   else
3802     {
3803       cost = force_var_cost (data, cbase, depends_on);
3804       cost.cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype), data->speed);
3805       cost = add_costs (cost,
3806                         difference_cost (data,
3807                                          ubase, build_int_cst (utype, 0),
3808                                          &symbol_present, &var_present,
3809                                          &offset, depends_on));
3810     }
3811
3812   /* If we are after the increment, the value of the candidate is higher by
3813      one iteration.  */
3814   stmt_is_after_inc = stmt_after_increment (data->current_loop, cand, at);
3815   if (stmt_is_after_inc)
3816     offset -= ratio * cstepi;
3817
3818   /* Now the computation is in shape symbol + var1 + const + ratio * var2.
3819      (symbol/var1/const parts may be omitted).  If we are looking for an
3820      address, find the cost of addressing this.  */
3821   if (address_p)
3822     return add_costs (cost,
3823                       get_address_cost (symbol_present, var_present,
3824                                         offset, ratio, cstepi,
3825                                         TYPE_MODE (TREE_TYPE (utype)),
3826                                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype)),
3827                                         speed, stmt_is_after_inc,
3828                                         can_autoinc));
3829
3830   /* Otherwise estimate the costs for computing the expression.  */
3831   if (!symbol_present && !var_present && !offset)
3832     {
3833       if (ratio != 1)
3834         cost.cost += multiply_by_cost (ratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
3835       return cost;
3836     }
3837
3838   /* Symbol + offset should be compile-time computable so consider that they
3839       are added once to the variable, if present.  */
3840   if (var_present && (symbol_present || offset))
3841     cost.cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype), speed)
3842                  / AVG_LOOP_NITER (data->current_loop);
3843
3844   /* Having offset does not affect runtime cost in case it is added to
3845      symbol, but it increases complexity.  */
3846   if (offset)
3847     cost.complexity++;
3848
3849   cost.cost += add_cost (TYPE_MODE (ctype), speed);
3850
3851   aratio = ratio > 0 ? ratio : -ratio;
3852   if (aratio != 1)
3853     cost.cost += multiply_by_cost (aratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
3854
3855 fallback:
3856   if (can_autoinc)
3857     *can_autoinc = false;
3858
3859   {
3860     /* Just get the expression, expand it and measure the cost.  */
3861     tree comp = get_computation_at (data->current_loop, use, cand, at);
3862
3863     if (!comp)
3864       return infinite_cost;
3865
3866     if (address_p)
3867       comp = build1 (INDIRECT_REF, TREE_TYPE (TREE_TYPE (comp)), comp);
3868
3869     return new_cost (computation_cost (comp, speed), 0);
3870   }
3871 }
3872
3873 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
3874    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
3875    to create an address from it, otherwise we want to get it into
3876    register.  A set of invariants we depend on is stored in
3877    DEPENDS_ON.  If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether
3878    autoinc addressing is likely.  */
3879
3880 static comp_cost
3881 get_computation_cost (struct ivopts_data *data,
3882                       struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
3883                       bool address_p, bitmap *depends_on, bool *can_autoinc)
3884 {
3885   return get_computation_cost_at (data,
3886                                   use, cand, address_p, depends_on, use->stmt,
3887                                   can_autoinc);
3888 }
3889
3890 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a generic
3891    expression.  */
3892
3893 static bool
3894 determine_use_iv_cost_generic (struct ivopts_data *data,
3895                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3896 {
3897   bitmap depends_on;
3898   comp_cost cost;
3899
3900   /* The simple case first -- if we need to express value of the preserved
3901      original biv, the cost is 0.  This also prevents us from counting the
3902      cost of increment twice -- once at this use and once in the cost of
3903      the candidate.  */
3904   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
3905       && cand->incremented_at == use->stmt)
3906     {
3907       set_use_iv_cost (data, use, cand, zero_cost, NULL, NULL_TREE);
3908       return true;
3909     }
3910
3911   cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on, NULL);
3912   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE);
3913
3914   return !infinite_cost_p (cost);
3915 }
3916
3917 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in an address.  */
3918
3919 static bool
3920 determine_use_iv_cost_address (struct ivopts_data *data,
3921                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3922 {
3923   bitmap depends_on;
3924   bool can_autoinc;
3925   comp_cost cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
3926                                          &can_autoinc);
3927
3928   if (cand->ainc_use == use)
3929     {
3930       if (can_autoinc)
3931         cost.cost -= cand->cost_step;
3932       /* If we generated the candidate solely for exploiting autoincrement
3933          opportunities, and it turns out it can't be used, set the cost to
3934          infinity to make sure we ignore it.  */
3935       else if (cand->pos == IP_AFTER_USE || cand->pos == IP_BEFORE_USE)
3936         cost = infinite_cost;
3937     }
3938   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE);
3939
3940   return !infinite_cost_p (cost);
3941 }
3942
3943 /* Computes value of candidate CAND at position AT in iteration NITER, and
3944    stores it to VAL.  */
3945
3946 static void
3947 cand_value_at (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple at, tree niter,
3948                aff_tree *val)
3949 {
3950   aff_tree step, delta, nit;
3951   struct iv *iv = cand->iv;
3952   tree type = TREE_TYPE (iv->base);
3953   tree steptype = type;
3954   if (POINTER_TYPE_P (type))
3955     steptype = sizetype;
3956
3957   tree_to_aff_combination (iv->step, steptype, &step);
3958   tree_to_aff_combination (niter, TREE_TYPE (niter), &nit);
3959   aff_combination_convert (&nit, steptype);
3960   aff_combination_mult (&nit, &step, &delta);
3961   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
3962     aff_combination_add (&delta, &step);
3963
3964   tree_to_aff_combination (iv->base, type, val);
3965   aff_combination_add (val, &delta);
3966 }
3967
3968 /* Returns period of induction variable iv.  */
3969
3970 static tree
3971 iv_period (struct iv *iv)
3972 {
3973   tree step = iv->step, period, type;
3974   tree pow2div;
3975
3976   gcc_assert (step && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST);
3977
3978   /* Period of the iv is gcd (step, type range).  Since type range is power
3979      of two, it suffices to determine the maximum power of two that divides
3980      step.  */
3981   pow2div = num_ending_zeros (step);
3982   type = unsigned_type_for (TREE_TYPE (step));
3983
3984   period = build_low_bits_mask (type,
3985                                 (TYPE_PRECISION (type)
3986                                  - tree_low_cst (pow2div, 1)));
3987
3988   return period;
3989 }
3990
3991 /* Returns the comparison operator used when eliminating the iv USE.  */
3992
3993 static enum tree_code
3994 iv_elimination_compare (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use)
3995 {
3996   struct loop *loop = data->current_loop;
3997   basic_block ex_bb;
3998   edge exit;
3999
4000   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4001   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4002   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4003     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4004
4005   return (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE ? EQ_EXPR : NE_EXPR);
4006 }
4007
4008 /* Check whether it is possible to express the condition in USE by comparison
4009    of candidate CAND.  If so, store the value compared with to BOUND.  */
4010
4011 static bool
4012 may_eliminate_iv (struct ivopts_data *data,
4013                   struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree *bound)
4014 {
4015   basic_block ex_bb;
4016   edge exit;
4017   tree nit, period;
4018   struct loop *loop = data->current_loop;
4019   aff_tree bnd;
4020
4021   if (TREE_CODE (cand->iv->step) != INTEGER_CST)
4022     return false;
4023
4024   /* For now works only for exits that dominate the loop latch.
4025      TODO: extend to other conditions inside loop body.  */
4026   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4027   if (use->stmt != last_stmt (ex_bb)
4028       || gimple_code (use->stmt) != GIMPLE_COND
4029       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, ex_bb))
4030     return false;
4031
4032   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4033   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4034     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4035   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4036     return false;
4037
4038   nit = niter_for_exit (data, exit);
4039   if (!nit)
4040     return false;
4041
4042   /* Determine whether we can use the variable to test the exit condition.
4043      This is the case iff the period of the induction variable is greater
4044      than the number of iterations for which the exit condition is true.  */
4045   period = iv_period (cand->iv);
4046
4047   /* If the number of iterations is constant, compare against it directly.  */
4048   if (TREE_CODE (nit) == INTEGER_CST)
4049     {
4050       if (!tree_int_cst_lt (nit, period))
4051         return false;
4052     }
4053
4054   /* If not, and if this is the only possible exit of the loop, see whether
4055      we can get a conservative estimate on the number of iterations of the
4056      entire loop and compare against that instead.  */
4057   else if (loop_only_exit_p (loop, exit))
4058     {
4059       double_int period_value, max_niter;
4060       if (!estimated_loop_iterations (loop, true, &max_niter))
4061         return false;
4062       period_value = tree_to_double_int (period);
4063       if (double_int_ucmp (max_niter, period_value) >= 0)
4064         return false;
4065     }
4066
4067   /* Otherwise, punt.  */
4068   else
4069     return false;
4070
4071   cand_value_at (loop, cand, use->stmt, nit, &bnd);
4072
4073   *bound = aff_combination_to_tree (&bnd);
4074   /* It is unlikely that computing the number of iterations using division
4075      would be more profitable than keeping the original induction variable.  */
4076   if (expression_expensive_p (*bound))
4077     return false;
4078   return true;
4079 }
4080
4081 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a condition.  */
4082
4083 static bool
4084 determine_use_iv_cost_condition (struct ivopts_data *data,
4085                                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4086 {
4087   tree bound = NULL_TREE;
4088   struct iv *cmp_iv;
4089   bitmap depends_on_elim = NULL, depends_on_express = NULL, depends_on;
4090   comp_cost elim_cost, express_cost, cost;
4091   bool ok;
4092
4093   /* Only consider real candidates.  */
4094   if (!cand->iv)
4095     {
4096       set_use_iv_cost (data, use, cand, infinite_cost, NULL, NULL_TREE);
4097       return false;
4098     }
4099
4100   /* Try iv elimination.  */
4101   if (may_eliminate_iv (data, use, cand, &bound))
4102     {
4103       elim_cost = force_var_cost (data, bound, &depends_on_elim);
4104       /* The bound is a loop invariant, so it will be only computed
4105          once.  */
4106       elim_cost.cost /= AVG_LOOP_NITER (data->current_loop);
4107     }
4108   else
4109     elim_cost = infinite_cost;
4110
4111   /* Try expressing the original giv.  If it is compared with an invariant,
4112      note that we cannot get rid of it.  */
4113   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, NULL, NULL, NULL, &cmp_iv);
4114   gcc_assert (ok);
4115
4116   express_cost = get_computation_cost (data, use, cand, false,
4117                                        &depends_on_express, NULL);
4118   fd_ivopts_data = data;
4119   walk_tree (&cmp_iv->base, find_depends, &depends_on_express, NULL);
4120
4121   /* Choose the better approach, preferring the eliminated IV. */
4122   if (compare_costs (elim_cost, express_cost) <= 0)
4123     {
4124       cost = elim_cost;
4125       depends_on = depends_on_elim;
4126       depends_on_elim = NULL;
4127     }
4128   else
4129     {
4130       cost = express_cost;
4131       depends_on = depends_on_express;
4132       depends_on_express = NULL;
4133       bound = NULL_TREE;
4134     }
4135
4136   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, bound);
4137
4138   if (depends_on_elim)
4139     BITMAP_FREE (depends_on_elim);
4140   if (depends_on_express)
4141     BITMAP_FREE (depends_on_express);
4142
4143   return !infinite_cost_p (cost);
4144 }
4145
4146 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND.  Returns false
4147    if USE cannot be based on CAND.  */
4148
4149 static bool
4150 determine_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
4151                        struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4152 {
4153   switch (use->type)
4154     {
4155     case USE_NONLINEAR_EXPR:
4156       return determine_use_iv_cost_generic (data, use, cand);
4157
4158     case USE_ADDRESS:
4159       return determine_use_iv_cost_address (data, use, cand);
4160
4161     case USE_COMPARE:
4162       return determine_use_iv_cost_condition (data, use, cand);
4163
4164     default:
4165       gcc_unreachable ();
4166     }
4167 }
4168
4169 /* Return true if get_computation_cost indicates that autoincrement is
4170    a possibility for the pair of USE and CAND, false otherwise.  */
4171
4172 static bool
4173 autoinc_possible_for_pair (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
4174                            struct iv_cand *cand)
4175 {
4176   bitmap depends_on;
4177   bool can_autoinc;
4178   comp_cost cost;
4179
4180   if (use->type != USE_ADDRESS)
4181     return false;
4182
4183   cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
4184                                &can_autoinc);
4185
4186   BITMAP_FREE (depends_on);
4187
4188   return !infinite_cost_p (cost) && can_autoinc;
4189 }
4190
4191 /* Examine IP_ORIGINAL candidates to see if they are incremented next to a
4192    use that allows autoincrement, and set their AINC_USE if possible.  */
4193
4194 static void
4195 set_autoinc_for_original_candidates (struct ivopts_data *data)
4196 {
4197   unsigned i, j;
4198
4199   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
4200     {
4201       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
4202       struct iv_use *closest = NULL;
4203       if (cand->pos != IP_ORIGINAL)
4204         continue;
4205       for (j = 0; j < n_iv_uses (data); j++)
4206         {
4207           struct iv_use *use = iv_use (data, j);
4208           unsigned uid = gimple_uid (use->stmt);
4209           if (gimple_bb (use->stmt) != gimple_bb (cand->incremented_at)
4210               || uid > gimple_uid (cand->incremented_at))
4211             continue;
4212           if (closest == NULL || uid > gimple_uid (closest->stmt))
4213             closest = use;
4214         }
4215       if (closest == NULL || !autoinc_possible_for_pair (data, closest, cand))
4216         continue;
4217       cand->ainc_use = closest;
4218     }
4219 }
4220
4221 /* Finds the candidates for the induction variables.  */
4222
4223 static void
4224 find_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
4225 {
4226   /* Add commonly used ivs.  */
4227   add_standard_iv_candidates (data);
4228
4229   /* Add old induction variables.  */
4230   add_old_ivs_candidates (data);
4231
4232   /* Add induction variables derived from uses.  */
4233   add_derived_ivs_candidates (data);
4234
4235   set_autoinc_for_original_candidates (data);
4236
4237   /* Record the important candidates.  */
4238   record_important_candidates (data);
4239 }
4240
4241 /* Determines costs of basing the use of the iv on an iv candidate.  */
4242
4243 static void
4244 determine_use_iv_costs (struct ivopts_data *data)
4245 {
4246   unsigned i, j;
4247   struct iv_use *use;
4248   struct iv_cand *cand;
4249   bitmap to_clear = BITMAP_ALLOC (NULL);
4250
4251   alloc_use_cost_map (data);
4252
4253   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4254     {
4255       use = iv_use (data, i);
4256
4257       if (data->consider_all_candidates)
4258         {
4259           for (j = 0; j < n_iv_cands (data); j++)
4260             {
4261               cand = iv_cand (data, j);
4262               determine_use_iv_cost (data, use, cand);
4263             }
4264         }
4265       else
4266         {
4267           bitmap_iterator bi;
4268
4269           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
4270             {
4271               cand = iv_cand (data, j);
4272               if (!determine_use_iv_cost (data, use, cand))
4273                 bitmap_set_bit (to_clear, j);
4274             }
4275
4276           /* Remove the candidates for that the cost is infinite from
4277              the list of related candidates.  */
4278           bitmap_and_compl_into (use->related_cands, to_clear);
4279           bitmap_clear (to_clear);
4280         }
4281     }
4282
4283   BITMAP_FREE (to_clear);
4284
4285   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4286     {
4287       fprintf (dump_file, "Use-candidate costs:\n");
4288
4289       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4290         {
4291           use = iv_use (data, i);
4292
4293           fprintf (dump_file, "Use %d:\n", i);
4294           fprintf (dump_file, "  cand\tcost\tcompl.\tdepends on\n");
4295           for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
4296             {
4297               if (!use->cost_map[j].cand
4298                   || infinite_cost_p (use->cost_map[j].cost))
4299                 continue;
4300
4301               fprintf (dump_file, "  %d\t%d\t%d\t",
4302                        use->cost_map[j].cand->id,
4303                        use->cost_map[j].cost.cost,
4304                        use->cost_map[j].cost.complexity);
4305               if (use->cost_map[j].depends_on)
4306                 bitmap_print (dump_file,
4307                               use->cost_map[j].depends_on, "","");
4308               fprintf (dump_file, "\n");
4309             }
4310
4311           fprintf (dump_file, "\n");
4312         }
4313       fprintf (dump_file, "\n");
4314     }
4315 }
4316
4317 /* Determines cost of the candidate CAND.  */
4318
4319 static void
4320 determine_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
4321 {
4322   comp_cost cost_base;
4323   unsigned cost, cost_step;
4324   tree base;
4325
4326   if (!cand->iv)
4327     {
4328       cand->cost = 0;
4329       return;
4330     }
4331
4332   /* There are two costs associated with the candidate -- its increment
4333      and its initialization.  The second is almost negligible for any loop
4334      that rolls enough, so we take it just very little into account.  */
4335
4336   base = cand->iv->base;
4337   cost_base = force_var_cost (data, base, NULL);
4338   cost_step = add_cost (TYPE_MODE (TREE_TYPE (base)), data->speed);
4339
4340   cost = cost_step + cost_base.cost / AVG_LOOP_NITER (current_loop);
4341
4342   /* Prefer the original ivs unless we may gain something by replacing it.
4343      The reason is to make debugging simpler; so this is not relevant for
4344      artificial ivs created by other optimization passes.  */
4345   if (cand->pos != IP_ORIGINAL
4346       || DECL_ARTIFICIAL (SSA_NAME_VAR (cand->var_before)))
4347     cost++;
4348
4349   /* Prefer not to insert statements into latch unless there are some
4350      already (so that we do not create unnecessary jumps).  */
4351   if (cand->pos == IP_END
4352       && empty_block_p (ip_end_pos (data->current_loop)))
4353     cost++;
4354
4355   cand->cost = cost;
4356   cand->cost_step = cost_step;
4357 }
4358
4359 /* Determines costs of computation of the candidates.  */
4360
4361 static void
4362 determine_iv_costs (struct ivopts_data *data)
4363 {
4364   unsigned i;
4365
4366   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4367     {
4368       fprintf (dump_file, "Candidate costs:\n");
4369       fprintf (dump_file, "  cand\tcost\n");
4370     }
4371
4372   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
4373     {
4374       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
4375
4376       determine_iv_cost (data, cand);
4377
4378       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4379         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", i, cand->cost);
4380     }
4381
4382   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4383     fprintf (dump_file, "\n");
4384 }
4385
4386 /* Calculates cost for having SIZE induction variables.  */
4387
4388 static unsigned
4389 ivopts_global_cost_for_size (struct ivopts_data *data, unsigned size)
4390 {
4391   /* We add size to the cost, so that we prefer eliminating ivs
4392      if possible.  */
4393   return size + estimate_reg_pressure_cost (size, data->regs_used, data->speed);
4394 }
4395
4396 /* For each size of the induction variable set determine the penalty.  */
4397
4398 static void
4399 determine_set_costs (struct ivopts_data *data)
4400 {
4401   unsigned j, n;
4402   gimple phi;
4403   gimple_stmt_iterator psi;
4404   tree op;
4405   struct loop *loop = data->current_loop;
4406   bitmap_iterator bi;
4407
4408   /* We use the following model (definitely improvable, especially the
4409      cost function -- TODO):
4410
4411      We estimate the number of registers available (using MD data), name it A.
4412
4413      We estimate the number of registers used by the loop, name it U.  This
4414      number is obtained as the number of loop phi nodes (not counting virtual
4415      registers and bivs) + the number of variables from outside of the loop.
4416
4417      We set a reserve R (free regs that are used for temporary computations,
4418      etc.).  For now the reserve is a constant 3.
4419
4420      Let I be the number of induction variables.
4421
4422      -- if U + I + R <= A, the cost is I * SMALL_COST (just not to encourage
4423         make a lot of ivs without a reason).
4424      -- if A - R < U + I <= A, the cost is I * PRES_COST
4425      -- if U + I > A, the cost is I * PRES_COST and
4426         number of uses * SPILL_COST * (U + I - A) / (U + I) is added.  */
4427
4428   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4429     {
4430       fprintf (dump_file, "Global costs:\n");
4431       fprintf (dump_file, "  target_avail_regs %d\n", target_avail_regs);
4432       fprintf (dump_file, "  target_reg_cost %d\n", target_reg_cost[data->speed]);
4433       fprintf (dump_file, "  target_spill_cost %d\n", target_spill_cost[data->speed]);
4434     }
4435
4436   n = 0;
4437   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
4438     {
4439       phi = gsi_stmt (psi);
4440       op = PHI_RESULT (phi);
4441
4442       if (!is_gimple_reg (op))
4443         continue;
4444
4445       if (get_iv (data, op))
4446         continue;
4447
4448       n++;
4449     }
4450
4451   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
4452     {
4453       struct version_info *info = ver_info (data, j);
4454
4455       if (info->inv_id && info->has_nonlin_use)
4456         n++;
4457     }
4458
4459   data->regs_used = n;
4460   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4461     fprintf (dump_file, "  regs_used %d\n", n);
4462
4463   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
4464     {
4465       fprintf (dump_file, "  cost for size:\n");
4466       fprintf (dump_file, "  ivs\tcost\n");
4467       for (j = 0; j <= 2 * target_avail_regs; j++)
4468         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", j,
4469                  ivopts_global_cost_for_size (data, j));
4470       fprintf (dump_file, "\n");
4471     }
4472 }
4473
4474 /* Returns true if A is a cheaper cost pair than B.  */
4475
4476 static bool
4477 cheaper_cost_pair (struct cost_pair *a, struct cost_pair *b)
4478 {
4479   int cmp;
4480
4481   if (!a)
4482     return false;
4483
4484   if (!b)
4485     return true;
4486
4487   cmp = compare_costs (a->cost, b->cost);
4488   if (cmp < 0)
4489     return true;
4490
4491   if (cmp > 0)
4492     return false;
4493
4494   /* In case the costs are the same, prefer the cheaper candidate.  */
4495   if (a->cand->cost < b->cand->cost)
4496     return true;
4497
4498   return false;
4499 }
4500
4501 /* Computes the cost field of IVS structure.  */
4502
4503 static void
4504 iv_ca_recount_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
4505 {
4506   comp_cost cost = ivs->cand_use_cost;
4507   cost.cost += ivs->cand_cost;
4508   cost.cost += ivopts_global_cost_for_size (data, ivs->n_regs);
4509
4510   ivs->cost = cost;
4511 }
4512
4513 /* Remove invariants in set INVS to set IVS.  */
4514
4515 static void
4516 iv_ca_set_remove_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
4517 {
4518   bitmap_iterator bi;
4519   unsigned iid;
4520
4521   if (!invs)
4522     return;
4523
4524   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
4525     {
4526       ivs->n_invariant_uses[iid]--;
4527       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 0)
4528         ivs->n_regs--;
4529     }
4530 }
4531
4532 /* Set USE not to be expressed by any candidate in IVS.  */
4533
4534 static void
4535 iv_ca_set_no_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4536                  struct iv_use *use)
4537 {
4538   unsigned uid = use->id, cid;
4539   struct cost_pair *cp;
4540
4541   cp = ivs->cand_for_use[uid];
4542   if (!cp)
4543     return;
4544   cid = cp->cand->id;
4545
4546   ivs->bad_uses++;
4547   ivs->cand_for_use[uid] = NULL;
4548   ivs->n_cand_uses[cid]--;
4549
4550   if (ivs->n_cand_uses[cid] == 0)
4551     {
4552       bitmap_clear_bit (ivs->cands, cid);
4553       /* Do not count the pseudocandidates.  */
4554       if (cp->cand->iv)
4555         ivs->n_regs--;
4556       ivs->n_cands--;
4557       ivs->cand_cost -= cp->cand->cost;
4558
4559       iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
4560     }
4561
4562   ivs->cand_use_cost = sub_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
4563
4564   iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->depends_on);
4565   iv_ca_recount_cost (data, ivs);
4566 }
4567
4568 /* Add invariants in set INVS to set IVS.  */
4569
4570 static void
4571 iv_ca_set_add_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
4572 {
4573   bitmap_iterator bi;
4574   unsigned iid;
4575
4576   if (!invs)
4577     return;
4578
4579   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
4580     {
4581       ivs->n_invariant_uses[iid]++;
4582       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 1)
4583         ivs->n_regs++;
4584     }
4585 }
4586
4587 /* Set cost pair for USE in set IVS to CP.  */
4588
4589 static void
4590 iv_ca_set_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4591               struct iv_use *use, struct cost_pair *cp)
4592 {
4593   unsigned uid = use->id, cid;
4594
4595   if (ivs->cand_for_use[uid] == cp)
4596     return;
4597
4598   if (ivs->cand_for_use[uid])
4599     iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
4600
4601   if (cp)
4602     {
4603       cid = cp->cand->id;
4604
4605       ivs->bad_uses--;
4606       ivs->cand_for_use[uid] = cp;
4607       ivs->n_cand_uses[cid]++;
4608       if (ivs->n_cand_uses[cid] == 1)
4609         {
4610           bitmap_set_bit (ivs->cands, cid);
4611           /* Do not count the pseudocandidates.  */
4612           if (cp->cand->iv)
4613             ivs->n_regs++;
4614           ivs->n_cands++;
4615           ivs->cand_cost += cp->cand->cost;
4616
4617           iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
4618         }
4619
4620       ivs->cand_use_cost = add_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
4621       iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->depends_on);
4622       iv_ca_recount_cost (data, ivs);
4623     }
4624 }
4625
4626 /* Extend set IVS by expressing USE by some of the candidates in it
4627    if possible.  */
4628
4629 static void
4630 iv_ca_add_use (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4631                struct iv_use *use)
4632 {
4633   struct cost_pair *best_cp = NULL, *cp;
4634   bitmap_iterator bi;
4635   unsigned i;
4636
4637   gcc_assert (ivs->upto >= use->id);
4638
4639   if (ivs->upto == use->id)
4640     {
4641       ivs->upto++;
4642       ivs->bad_uses++;
4643     }
4644
4645   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
4646     {
4647       cp = get_use_iv_cost (data, use, iv_cand (data, i));
4648
4649       if (cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
4650         best_cp = cp;
4651     }
4652
4653   iv_ca_set_cp (data, ivs, use, best_cp);
4654 }
4655
4656 /* Get cost for assignment IVS.  */
4657
4658 static comp_cost
4659 iv_ca_cost (struct iv_ca *ivs)
4660 {
4661   /* This was a conditional expression but it triggered a bug in
4662      Sun C 5.5.  */
4663   if (ivs->bad_uses)
4664     return infinite_cost;
4665   else
4666     return ivs->cost;
4667 }
4668
4669 /* Returns true if all dependences of CP are among invariants in IVS.  */
4670
4671 static bool
4672 iv_ca_has_deps (struct iv_ca *ivs, struct cost_pair *cp)
4673 {
4674   unsigned i;
4675   bitmap_iterator bi;
4676
4677   if (!cp->depends_on)
4678     return true;
4679
4680   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cp->depends_on, 0, i, bi)
4681     {
4682       if (ivs->n_invariant_uses[i] == 0)
4683         return false;
4684     }
4685
4686   return true;
4687 }
4688
4689 /* Creates change of expressing USE by NEW_CP instead of OLD_CP and chains
4690    it before NEXT_CHANGE.  */
4691
4692 static struct iv_ca_delta *
4693 iv_ca_delta_add (struct iv_use *use, struct cost_pair *old_cp,
4694                  struct cost_pair *new_cp, struct iv_ca_delta *next_change)
4695 {
4696   struct iv_ca_delta *change = XNEW (struct iv_ca_delta);
4697
4698   change->use = use;
4699   change->old_cp = old_cp;
4700   change->new_cp = new_cp;
4701   change->next_change = next_change;
4702
4703   return change;
4704 }
4705
4706 /* Joins two lists of changes L1 and L2.  Destructive -- old lists
4707    are rewritten.  */
4708
4709 static struct iv_ca_delta *
4710 iv_ca_delta_join (struct iv_ca_delta *l1, struct iv_ca_delta *l2)
4711 {
4712   struct iv_ca_delta *last;
4713
4714   if (!l2)
4715     return l1;
4716
4717   if (!l1)
4718     return l2;
4719
4720   for (last = l1; last->next_change; last = last->next_change)
4721     continue;
4722   last->next_change = l2;
4723
4724   return l1;
4725 }
4726
4727 /* Returns candidate by that USE is expressed in IVS.  */
4728
4729 static struct cost_pair *
4730 iv_ca_cand_for_use (struct iv_ca *ivs, struct iv_use *use)
4731 {
4732   return ivs->cand_for_use[use->id];
4733 }
4734
4735 /* Reverse the list of changes DELTA, forming the inverse to it.  */
4736
4737 static struct iv_ca_delta *
4738 iv_ca_delta_reverse (struct iv_ca_delta *delta)
4739 {
4740   struct iv_ca_delta *act, *next, *prev = NULL;
4741   struct cost_pair *tmp;
4742
4743   for (act = delta; act; act = next)
4744     {
4745       next = act->next_change;
4746       act->next_change = prev;
4747       prev = act;
4748
4749       tmp = act->old_cp;
4750       act->old_cp = act->new_cp;
4751       act->new_cp = tmp;
4752     }
4753
4754   return prev;
4755 }
4756
4757 /* Commit changes in DELTA to IVS.  If FORWARD is false, the changes are
4758    reverted instead.  */
4759
4760 static void
4761 iv_ca_delta_commit (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4762                     struct iv_ca_delta *delta, bool forward)
4763 {
4764   struct cost_pair *from, *to;
4765   struct iv_ca_delta *act;
4766
4767   if (!forward)
4768     delta = iv_ca_delta_reverse (delta);
4769
4770   for (act = delta; act; act = act->next_change)
4771     {
4772       from = act->old_cp;
4773       to = act->new_cp;
4774       gcc_assert (iv_ca_cand_for_use (ivs, act->use) == from);
4775       iv_ca_set_cp (data, ivs, act->use, to);
4776     }
4777
4778   if (!forward)
4779     iv_ca_delta_reverse (delta);
4780 }
4781
4782 /* Returns true if CAND is used in IVS.  */
4783
4784 static bool
4785 iv_ca_cand_used_p (struct iv_ca *ivs, struct iv_cand *cand)
4786 {
4787   return ivs->n_cand_uses[cand->id] > 0;
4788 }
4789
4790 /* Returns number of induction variable candidates in the set IVS.  */
4791
4792 static unsigned
4793 iv_ca_n_cands (struct iv_ca *ivs)
4794 {
4795   return ivs->n_cands;
4796 }
4797
4798 /* Free the list of changes DELTA.  */
4799
4800 static void
4801 iv_ca_delta_free (struct iv_ca_delta **delta)
4802 {
4803   struct iv_ca_delta *act, *next;
4804
4805   for (act = *delta; act; act = next)
4806     {
4807       next = act->next_change;
4808       free (act);
4809     }
4810
4811   *delta = NULL;
4812 }
4813
4814 /* Allocates new iv candidates assignment.  */
4815
4816 static struct iv_ca *
4817 iv_ca_new (struct ivopts_data *data)
4818 {
4819   struct iv_ca *nw = XNEW (struct iv_ca);
4820
4821   nw->upto = 0;
4822   nw->bad_uses = 0;
4823   nw->cand_for_use = XCNEWVEC (struct cost_pair *, n_iv_uses (data));
4824   nw->n_cand_uses = XCNEWVEC (unsigned, n_iv_cands (data));
4825   nw->cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
4826   nw->n_cands = 0;
4827   nw->n_regs = 0;
4828   nw->cand_use_cost = zero_cost;
4829   nw->cand_cost = 0;
4830   nw->n_invariant_uses = XCNEWVEC (unsigned, data->max_inv_id + 1);
4831   nw->cost = zero_cost;
4832
4833   return nw;
4834 }
4835
4836 /* Free memory occupied by the set IVS.  */
4837
4838 static void
4839 iv_ca_free (struct iv_ca **ivs)
4840 {
4841   free ((*ivs)->cand_for_use);
4842   free ((*ivs)->n_cand_uses);
4843   BITMAP_FREE ((*ivs)->cands);
4844   free ((*ivs)->n_invariant_uses);
4845   free (*ivs);
4846   *ivs = NULL;
4847 }
4848
4849 /* Dumps IVS to FILE.  */
4850
4851 static void
4852 iv_ca_dump (struct ivopts_data *data, FILE *file, struct iv_ca *ivs)
4853 {
4854   const char *pref = "  invariants ";
4855   unsigned i;
4856   comp_cost cost = iv_ca_cost (ivs);
4857
4858   fprintf (file, "  cost %d (complexity %d)\n", cost.cost, cost.complexity);
4859   bitmap_print (file, ivs->cands, "  candidates ","\n");
4860
4861   for (i = 1; i <= data->max_inv_id; i++)
4862     if (ivs->n_invariant_uses[i])
4863       {
4864         fprintf (file, "%s%d", pref, i);
4865         pref = ", ";
4866       }
4867   fprintf (file, "\n");
4868 }
4869
4870 /* Try changing candidate in IVS to CAND for each use.  Return cost of the
4871    new set, and store differences in DELTA.  Number of induction variables
4872    in the new set is stored to N_IVS.  */
4873
4874 static comp_cost
4875 iv_ca_extend (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4876               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta,
4877               unsigned *n_ivs)
4878 {
4879   unsigned i;
4880   comp_cost cost;
4881   struct iv_use *use;
4882   struct cost_pair *old_cp, *new_cp;
4883
4884   *delta = NULL;
4885   for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
4886     {
4887       use = iv_use (data, i);
4888       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
4889
4890       if (old_cp
4891           && old_cp->cand == cand)
4892         continue;
4893
4894       new_cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
4895       if (!new_cp)
4896         continue;
4897
4898       if (!iv_ca_has_deps (ivs, new_cp))
4899         continue;
4900
4901       if (!cheaper_cost_pair (new_cp, old_cp))
4902         continue;
4903
4904       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
4905     }
4906
4907   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
4908   cost = iv_ca_cost (ivs);
4909   if (n_ivs)
4910     *n_ivs = iv_ca_n_cands (ivs);
4911   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
4912
4913   return cost;
4914 }
4915
4916 /* Try narrowing set IVS by removing CAND.  Return the cost of
4917    the new set and store the differences in DELTA.  */
4918
4919 static comp_cost
4920 iv_ca_narrow (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
4921               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta)
4922 {
4923   unsigned i, ci;
4924   struct iv_use *use;
4925   struct cost_pair *old_cp, *new_cp, *cp;
4926   bitmap_iterator bi;
4927   struct iv_cand *cnd;
4928   comp_cost cost;
4929
4930   *delta = NULL;
4931   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
4932     {
4933       use = iv_use (data, i);
4934
4935       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
4936       if (old_cp->cand != cand)
4937         continue;
4938
4939       new_cp = NULL;
4940
4941       if (data->consider_all_candidates)
4942         {
4943           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, ci, bi)
4944             {
4945               if (ci == cand->id)
4946                 continue;
4947
4948               cnd = iv_cand (data, ci);
4949
4950               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
4951               if (!cp)
4952                 continue;
4953               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
4954                 continue;
4955
4956               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
4957                 continue;
4958
4959               new_cp = cp;
4960             }
4961         }
4962       else
4963         {
4964           EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (use->related_cands, ivs->cands, 0, ci, bi)
4965             {
4966               if (ci == cand->id)
4967                 continue;
4968
4969               cnd = iv_cand (data, ci);
4970
4971               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
4972               if (!cp)
4973                 continue;
4974               if (!iv_ca_has_deps (ivs, cp))
4975                 continue;
4976
4977               if (!cheaper_cost_pair (cp, new_cp))
4978                 continue;
4979
4980               new_cp = cp;
4981             }
4982         }
4983
4984       if (!new_cp)
4985         {
4986           iv_ca_delta_free (delta);
4987           return infinite_cost;
4988         }
4989
4990       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
4991     }
4992
4993   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
4994   cost = iv_ca_cost (ivs);
4995   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
4996
4997   return cost;
4998 }
4999
5000 /* Try optimizing the set of candidates IVS by removing candidates different
5001    from to EXCEPT_CAND from it.  Return cost of the new set, and store
5002    differences in DELTA.  */
5003
5004 static comp_cost
5005 iv_ca_prune (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5006              struct iv_cand *except_cand, struct iv_ca_delta **delta)
5007 {
5008   bitmap_iterator bi;
5009   struct iv_ca_delta *act_delta, *best_delta;
5010   unsigned i;
5011   comp_cost best_cost, acost;
5012   struct iv_cand *cand;
5013
5014   best_delta = NULL;
5015   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5016
5017   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
5018     {
5019       cand = iv_cand (data, i);
5020
5021       if (cand == except_cand)
5022         continue;
5023
5024       acost = iv_ca_narrow (data, ivs, cand, &act_delta);
5025
5026       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5027         {
5028           best_cost = acost;
5029           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5030           best_delta = act_delta;
5031         }
5032       else
5033         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5034     }
5035
5036   if (!best_delta)
5037     {
5038       *delta = NULL;
5039       return best_cost;
5040     }
5041
5042   /* Recurse to possibly remove other unnecessary ivs.  */
5043   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5044   best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, except_cand, delta);
5045   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, false);
5046   *delta = iv_ca_delta_join (best_delta, *delta);
5047   return best_cost;
5048 }
5049
5050 /* Tries to extend the sets IVS in the best possible way in order
5051    to express the USE.  */
5052
5053 static bool
5054 try_add_cand_for (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5055                   struct iv_use *use)
5056 {
5057   comp_cost best_cost, act_cost;
5058   unsigned i;
5059   bitmap_iterator bi;
5060   struct iv_cand *cand;
5061   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta;
5062   struct cost_pair *cp;
5063
5064   iv_ca_add_use (data, ivs, use);
5065   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5066
5067   cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5068   if (cp)
5069     {
5070       best_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, NULL);
5071       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5072     }
5073
5074   /* First try important candidates not based on any memory object.  Only if
5075      this fails, try the specific ones.  Rationale -- in loops with many
5076      variables the best choice often is to use just one generic biv.  If we
5077      added here many ivs specific to the uses, the optimization algorithm later
5078      would be likely to get stuck in a local minimum, thus causing us to create
5079      too many ivs.  The approach from few ivs to more seems more likely to be
5080      successful -- starting from few ivs, replacing an expensive use by a
5081      specific iv should always be a win.  */
5082   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->important_candidates, 0, i, bi)
5083     {
5084       cand = iv_cand (data, i);
5085
5086       if (cand->iv->base_object != NULL_TREE)
5087         continue;
5088
5089       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5090         continue;
5091
5092       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5093       if (!cp)
5094         continue;
5095
5096       iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5097       act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL);
5098       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5099       act_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, act_delta);
5100
5101       if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
5102         {
5103           best_cost = act_cost;
5104
5105           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5106           best_delta = act_delta;
5107         }
5108       else
5109         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5110     }
5111
5112   if (infinite_cost_p (best_cost))
5113     {
5114       for (i = 0; i < use->n_map_members; i++)
5115         {
5116           cp = use->cost_map + i;
5117           cand = cp->cand;
5118           if (!cand)
5119             continue;
5120
5121           /* Already tried this.  */
5122           if (cand->important && cand->iv->base_object == NULL_TREE)
5123             continue;
5124
5125           if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5126             continue;
5127
5128           act_delta = NULL;
5129           iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5130           act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL);
5131           iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5132           act_delta = iv_ca_delta_add (use, iv_ca_cand_for_use (ivs, use),
5133                                        cp, act_delta);
5134
5135           if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
5136             {
5137               best_cost = act_cost;
5138
5139               if (best_delta)
5140                 iv_ca_delta_free (&best_delta);
5141               best_delta = act_delta;
5142             }
5143           else
5144             iv_ca_delta_free (&act_delta);
5145         }
5146     }
5147
5148   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5149   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5150
5151   return !infinite_cost_p (best_cost);
5152 }
5153
5154 /* Finds an initial assignment of candidates to uses.  */
5155
5156 static struct iv_ca *
5157 get_initial_solution (struct ivopts_data *data)
5158 {
5159   struct iv_ca *ivs = iv_ca_new (data);
5160   unsigned i;
5161
5162   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5163     if (!try_add_cand_for (data, ivs, iv_use (data, i)))
5164       {
5165         iv_ca_free (&ivs);
5166         return NULL;
5167       }
5168
5169   return ivs;
5170 }
5171
5172 /* Tries to improve set of induction variables IVS.  */
5173
5174 static bool
5175 try_improve_iv_set (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
5176 {
5177   unsigned i, n_ivs;
5178   comp_cost acost, best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5179   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta, *tmp_delta;
5180   struct iv_cand *cand;
5181
5182   /* Try extending the set of induction variables by one.  */
5183   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5184     {
5185       cand = iv_cand (data, i);
5186
5187       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
5188         continue;
5189
5190       acost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, &n_ivs);
5191       if (!act_delta)
5192         continue;
5193
5194       /* If we successfully added the candidate and the set is small enough,
5195          try optimizing it by removing other candidates.  */
5196       if (n_ivs <= ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND)
5197         {
5198           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, true);
5199           acost = iv_ca_prune (data, ivs, cand, &tmp_delta);
5200           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, false);
5201           act_delta = iv_ca_delta_join (act_delta, tmp_delta);
5202         }
5203
5204       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5205         {
5206           best_cost = acost;
5207           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5208           best_delta = act_delta;
5209         }
5210       else
5211         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5212     }
5213
5214   if (!best_delta)
5215     {
5216       /* Try removing the candidates from the set instead.  */
5217       best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, NULL, &best_delta);
5218
5219       /* Nothing more we can do.  */
5220       if (!best_delta)
5221         return false;
5222     }
5223
5224   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5225   gcc_assert (compare_costs (best_cost, iv_ca_cost (ivs)) == 0);
5226   iv_ca_delta_free (&best_delta);
5227   return true;
5228 }
5229
5230 /* Attempts to find the optimal set of induction variables.  We do simple
5231    greedy heuristic -- we try to replace at most one candidate in the selected
5232    solution and remove the unused ivs while this improves the cost.  */
5233
5234 static struct iv_ca *
5235 find_optimal_iv_set (struct ivopts_data *data)
5236 {
5237   unsigned i;
5238   struct iv_ca *set;
5239   struct iv_use *use;
5240
5241   /* Get the initial solution.  */
5242   set = get_initial_solution (data);
5243   if (!set)
5244     {
5245       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5246         fprintf (dump_file, "Unable to substitute for ivs, failed.\n");
5247       return NULL;
5248     }
5249
5250   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5251     {
5252       fprintf (dump_file, "Initial set of candidates:\n");
5253       iv_ca_dump (data, dump_file, set);
5254     }
5255
5256   while (try_improve_iv_set (data, set))
5257     {
5258       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5259         {
5260           fprintf (dump_file, "Improved to:\n");
5261           iv_ca_dump (data, dump_file, set);
5262         }
5263     }
5264
5265   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5266     {
5267       comp_cost cost = iv_ca_cost (set);
5268       fprintf (dump_file, "Final cost %d (complexity %d)\n\n", cost.cost, cost.complexity);
5269     }
5270
5271   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5272     {
5273       use = iv_use (data, i);
5274       use->selected = iv_ca_cand_for_use (set, use)->cand;
5275     }
5276
5277   return set;
5278 }
5279
5280 /* Creates a new induction variable corresponding to CAND.  */
5281
5282 static void
5283 create_new_iv (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
5284 {
5285   gimple_stmt_iterator incr_pos;
5286   tree base;
5287   bool after = false;
5288
5289   if (!cand->iv)
5290     return;
5291
5292   switch (cand->pos)
5293     {
5294     case IP_NORMAL:
5295       incr_pos = gsi_last_bb (ip_normal_pos (data->current_loop));
5296       break;
5297
5298     case IP_END:
5299       incr_pos = gsi_last_bb (ip_end_pos (data->current_loop));
5300       after = true;
5301       break;
5302
5303     case IP_AFTER_USE:
5304       after = true;
5305       /* fall through */
5306     case IP_BEFORE_USE:
5307       incr_pos = gsi_for_stmt (cand->incremented_at);
5308       break;
5309
5310     case IP_ORIGINAL:
5311       /* Mark that the iv is preserved.  */
5312       name_info (data, cand->var_before)->preserve_biv = true;
5313       name_info (data, cand->var_after)->preserve_biv = true;
5314
5315       /* Rewrite the increment so that it uses var_before directly.  */
5316       find_interesting_uses_op (data, cand->var_after)->selected = cand;
5317
5318       return;
5319     }
5320
5321   gimple_add_tmp_var (cand->var_before);
5322   add_referenced_var (cand->var_before);
5323
5324   base = unshare_expr (cand->iv->base);
5325
5326   create_iv (base, unshare_expr (cand->iv->step),
5327              cand->var_before, data->current_loop,
5328              &incr_pos, after, &cand->var_before, &cand->var_after);
5329 }
5330
5331 /* Creates new induction variables described in SET.  */
5332
5333 static void
5334 create_new_ivs (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *set)
5335 {
5336   unsigned i;
5337   struct iv_cand *cand;
5338   bitmap_iterator bi;
5339
5340   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
5341     {
5342       cand = iv_cand (data, i);
5343       create_new_iv (data, cand);
5344     }
5345 }
5346
5347
5348 /* Rewrites USE (definition of iv used in a nonlinear expression)
5349    using candidate CAND.  */
5350
5351 static void
5352 rewrite_use_nonlinear_expr (struct ivopts_data *data,
5353                             struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5354 {
5355   tree comp;
5356   tree op, tgt;
5357   gimple ass;
5358   gimple_stmt_iterator bsi;
5359
5360   /* An important special case -- if we are asked to express value of
5361      the original iv by itself, just exit; there is no need to
5362      introduce a new computation (that might also need casting the
5363      variable to unsigned and back).  */
5364   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
5365       && cand->incremented_at == use->stmt)
5366     {
5367       tree step, ctype, utype;
5368       enum tree_code incr_code = PLUS_EXPR, old_code;
5369
5370       gcc_assert (is_gimple_assign (use->stmt));
5371       gcc_assert (gimple_assign_lhs (use->stmt) == cand->var_after);
5372
5373       step = cand->iv->step;
5374       ctype = TREE_TYPE (step);
5375       utype = TREE_TYPE (cand->var_after);
5376       if (TREE_CODE (step) == NEGATE_EXPR)
5377         {
5378           incr_code = MINUS_EXPR;
5379           step = TREE_OPERAND (step, 0);
5380         }
5381
5382       /* Check whether we may leave the computation unchanged.
5383          This is the case only if it does not rely on other
5384          computations in the loop -- otherwise, the computation
5385          we rely upon may be removed in remove_unused_ivs,
5386          thus leading to ICE.  */
5387       old_code = gimple_assign_rhs_code (use->stmt);
5388       if (old_code == PLUS_EXPR
5389           || old_code == MINUS_EXPR
5390           || old_code == POINTER_PLUS_EXPR)
5391         {
5392           if (gimple_assign_rhs1 (use->stmt) == cand->var_before)
5393             op = gimple_assign_rhs2 (use->stmt);
5394           else if (old_code != MINUS_EXPR
5395                    && gimple_assign_rhs2 (use->stmt) == cand->var_before)
5396             op = gimple_assign_rhs1 (use->stmt);
5397           else
5398             op = NULL_TREE;
5399         }
5400       else
5401         op = NULL_TREE;
5402
5403       if (op
5404           && (TREE_CODE (op) == INTEGER_CST
5405               || operand_equal_p (op, step, 0)))
5406         return;
5407
5408       /* Otherwise, add the necessary computations to express
5409          the iv.  */
5410       op = fold_convert (ctype, cand->var_before);
5411       comp = fold_convert (utype,
5412                            build2 (incr_code, ctype, op,
5413                                    unshare_expr (step)));
5414     }
5415   else
5416     {
5417       comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
5418       gcc_assert (comp != NULL_TREE);
5419     }
5420
5421   switch (gimple_code (use->stmt))
5422     {
5423     case GIMPLE_PHI:
5424       tgt = PHI_RESULT (use->stmt);
5425
5426       /* If we should keep the biv, do not replace it.  */
5427       if (name_info (data, tgt)->preserve_biv)
5428         return;
5429
5430       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (use->stmt));
5431       break;
5432
5433     case GIMPLE_ASSIGN:
5434       tgt = gimple_assign_lhs (use->stmt);
5435       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
5436       break;
5437
5438     default:
5439       gcc_unreachable ();
5440     }
5441
5442   op = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, false, SSA_NAME_VAR (tgt),
5443                                  true, GSI_SAME_STMT);
5444
5445   if (gimple_code (use->stmt) == GIMPLE_PHI)
5446     {
5447       ass = gimple_build_assign (tgt, op);
5448       gsi_insert_before (&bsi, ass, GSI_SAME_STMT);
5449
5450       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
5451       remove_phi_node (&bsi, false);
5452     }
5453   else
5454     {
5455       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, op);
5456       use->stmt = gsi_stmt (bsi);
5457     }
5458 }
5459
5460 /* Replaces ssa name in index IDX by its basic variable.  Callback for
5461    for_each_index.  */
5462
5463 static bool
5464 idx_remove_ssa_names (tree base, tree *idx,
5465                       void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
5466 {
5467   tree *op;
5468
5469   if (TREE_CODE (*idx) == SSA_NAME)
5470     *idx = SSA_NAME_VAR (*idx);
5471
5472   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
5473     {
5474       op = &TREE_OPERAND (base, 2);
5475       if (*op
5476           && TREE_CODE (*op) == SSA_NAME)
5477         *op = SSA_NAME_VAR (*op);
5478       op = &TREE_OPERAND (base, 3);
5479       if (*op
5480           && TREE_CODE (*op) == SSA_NAME)
5481         *op = SSA_NAME_VAR (*op);
5482     }
5483
5484   return true;
5485 }
5486
5487 /* Unshares REF and replaces ssa names inside it by their basic variables.  */
5488
5489 static tree
5490 unshare_and_remove_ssa_names (tree ref)
5491 {
5492   ref = unshare_expr (ref);
5493   for_each_index (&ref, idx_remove_ssa_names, NULL);
5494
5495   return ref;
5496 }
5497
5498 /* Copies the reference information from OLD_REF to NEW_REF.  */
5499
5500 static void
5501 copy_ref_info (tree new_ref, tree old_ref)
5502 {
5503   if (TREE_CODE (old_ref) == TARGET_MEM_REF)
5504     copy_mem_ref_info (new_ref, old_ref);
5505   else
5506     TMR_ORIGINAL (new_ref) = unshare_and_remove_ssa_names (old_ref);
5507 }
5508
5509 /* Rewrites USE (address that is an iv) using candidate CAND.  */
5510
5511 static void
5512 rewrite_use_address (struct ivopts_data *data,
5513                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5514 {
5515   aff_tree aff;
5516   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
5517   tree base_hint = NULL_TREE;
5518   tree ref;
5519   bool ok;
5520
5521   ok = get_computation_aff (data->current_loop, use, cand, use->stmt, &aff);
5522   gcc_assert (ok);
5523   unshare_aff_combination (&aff);
5524
5525   /* To avoid undefined overflow problems, all IV candidates use unsigned
5526      integer types.  The drawback is that this makes it impossible for
5527      create_mem_ref to distinguish an IV that is based on a memory object
5528      from one that represents simply an offset.
5529
5530      To work around this problem, we pass a hint to create_mem_ref that
5531      indicates which variable (if any) in aff is an IV based on a memory
5532      object.  Note that we only consider the candidate.  If this is not
5533      based on an object, the base of the reference is in some subexpression
5534      of the use -- but these will use pointer types, so they are recognized
5535      by the create_mem_ref heuristics anyway.  */
5536   if (cand->iv->base_object)
5537     base_hint = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
5538
5539   ref = create_mem_ref (&bsi, TREE_TYPE (*use->op_p), &aff, base_hint,
5540                         data->speed);
5541   copy_ref_info (ref, *use->op_p);
5542   *use->op_p = ref;
5543 }
5544
5545 /* Rewrites USE (the condition such that one of the arguments is an iv) using
5546    candidate CAND.  */
5547
5548 static void
5549 rewrite_use_compare (struct ivopts_data *data,
5550                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5551 {
5552   tree comp, *var_p, op, bound;
5553   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
5554   enum tree_code compare;
5555   struct cost_pair *cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5556   bool ok;
5557
5558   bound = cp->value;
5559   if (bound)
5560     {
5561       tree var = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
5562       tree var_type = TREE_TYPE (var);
5563       gimple_seq stmts;
5564
5565       compare = iv_elimination_compare (data, use);
5566       bound = unshare_expr (fold_convert (var_type, bound));
5567       op = force_gimple_operand (bound, &stmts, true, NULL_TREE);
5568       if (stmts)
5569         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (
5570                 loop_preheader_edge (data->current_loop),
5571                 stmts);
5572
5573       gimple_cond_set_lhs (use->stmt, var);
5574       gimple_cond_set_code (use->stmt, compare);
5575       gimple_cond_set_rhs (use->stmt, op);
5576       return;
5577     }
5578
5579   /* The induction variable elimination failed; just express the original
5580      giv.  */
5581   comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
5582   gcc_assert (comp != NULL_TREE);
5583
5584   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, &var_p, NULL, NULL, NULL);
5585   gcc_assert (ok);
5586
5587   *var_p = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, true, SSA_NAME_VAR (*var_p),
5588                                      true, GSI_SAME_STMT);
5589 }
5590
5591 /* Rewrites USE using candidate CAND.  */
5592
5593 static void
5594 rewrite_use (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
5595 {
5596   switch (use->type)
5597     {
5598       case USE_NONLINEAR_EXPR:
5599         rewrite_use_nonlinear_expr (data, use, cand);
5600         break;
5601
5602       case USE_ADDRESS:
5603         rewrite_use_address (data, use, cand);
5604         break;
5605
5606       case USE_COMPARE:
5607         rewrite_use_compare (data, use, cand);
5608         break;
5609
5610       default:
5611         gcc_unreachable ();
5612     }
5613
5614   update_stmt (use->stmt);
5615 }
5616
5617 /* Rewrite the uses using the selected induction variables.  */
5618
5619 static void
5620 rewrite_uses (struct ivopts_data *data)
5621 {
5622   unsigned i;
5623   struct iv_cand *cand;
5624   struct iv_use *use;
5625
5626   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5627     {
5628       use = iv_use (data, i);
5629       cand = use->selected;
5630       gcc_assert (cand);
5631
5632       rewrite_use (data, use, cand);
5633     }
5634 }
5635
5636 /* Removes the ivs that are not used after rewriting.  */
5637
5638 static void
5639 remove_unused_ivs (struct ivopts_data *data)
5640 {
5641   unsigned j;
5642   bitmap_iterator bi;
5643   bitmap toremove = BITMAP_ALLOC (NULL);
5644
5645   /* Figure out an order in which to release SSA DEFs so that we don't
5646      release something that we'd have to propagate into a debug stmt
5647      afterwards.  */
5648   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
5649     {
5650       struct version_info *info;
5651
5652       info = ver_info (data, j);
5653       if (info->iv
5654           && !integer_zerop (info->iv->step)
5655           && !info->inv_id
5656           && !info->iv->have_use_for
5657           && !info->preserve_biv)
5658         bitmap_set_bit (toremove, SSA_NAME_VERSION (info->iv->ssa_name));
5659     }
5660
5661   release_defs_bitset (toremove);
5662
5663   BITMAP_FREE (toremove);
5664 }
5665
5666 /* Frees data allocated by the optimization of a single loop.  */
5667
5668 static void
5669 free_loop_data (struct ivopts_data *data)
5670 {
5671   unsigned i, j;
5672   bitmap_iterator bi;
5673   tree obj;
5674
5675   if (data->niters)
5676     {
5677       pointer_map_destroy (data->niters);
5678       data->niters = NULL;
5679     }
5680
5681   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
5682     {
5683       struct version_info *info;
5684
5685       info = ver_info (data, i);
5686       if (info->iv)
5687         free (info->iv);
5688       info->iv = NULL;
5689       info->has_nonlin_use = false;
5690       info->preserve_biv = false;
5691       info->inv_id = 0;
5692     }
5693   bitmap_clear (data->relevant);
5694   bitmap_clear (data->important_candidates);
5695
5696   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5697     {
5698       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
5699
5700       free (use->iv);
5701       BITMAP_FREE (use->related_cands);
5702       for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
5703         if (use->cost_map[j].depends_on)
5704           BITMAP_FREE (use->cost_map[j].depends_on);
5705       free (use->cost_map);
5706       free (use);
5707     }
5708   VEC_truncate (iv_use_p, data->iv_uses, 0);
5709
5710   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5711     {
5712       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5713
5714       if (cand->iv)
5715         free (cand->iv);
5716       if (cand->depends_on)
5717         BITMAP_FREE (cand->depends_on);
5718       free (cand);
5719     }
5720   VEC_truncate (iv_cand_p, data->iv_candidates, 0);
5721
5722   if (data->version_info_size < num_ssa_names)
5723     {
5724       data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
5725       free (data->version_info);
5726       data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
5727     }
5728
5729   data->max_inv_id = 0;
5730
5731   for (i = 0; VEC_iterate (tree, decl_rtl_to_reset, i, obj); i++)
5732     SET_DECL_RTL (obj, NULL_RTX);
5733
5734   VEC_truncate (tree, decl_rtl_to_reset, 0);
5735 }
5736
5737 /* Finalizes data structures used by the iv optimization pass.  LOOPS is the
5738    loop tree.  */
5739
5740 static void
5741 tree_ssa_iv_optimize_finalize (struct ivopts_data *data)
5742 {
5743   free_loop_data (data);
5744   free (data->version_info);
5745   BITMAP_FREE (data->relevant);
5746   BITMAP_FREE (data->important_candidates);
5747
5748   VEC_free (tree, heap, decl_rtl_to_reset);
5749   VEC_free (iv_use_p, heap, data->iv_uses);
5750   VEC_free (iv_cand_p, heap, data->iv_candidates);
5751 }
5752
5753 /* Optimizes the LOOP.  Returns true if anything changed.  */
5754
5755 static bool
5756 tree_ssa_iv_optimize_loop (struct ivopts_data *data, struct loop *loop)
5757 {
5758   bool changed = false;
5759   struct iv_ca *iv_ca;
5760   edge exit;
5761   basic_block *body;
5762
5763   gcc_assert (!data->niters);
5764   data->current_loop = loop;
5765   data->speed = optimize_loop_for_speed_p (loop);
5766
5767   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5768     {
5769       fprintf (dump_file, "Processing loop %d\n", loop->num);
5770
5771       exit = single_dom_exit (loop);
5772       if (exit)
5773         {
5774           fprintf (dump_file, "  single exit %d -> %d, exit condition ",
5775                    exit->src->index, exit->dest->index);
5776           print_gimple_stmt (dump_file, last_stmt (exit->src), 0, TDF_SLIM);
5777           fprintf (dump_file, "\n");
5778         }
5779
5780       fprintf (dump_file, "\n");
5781     }
5782
5783   body = get_loop_body (loop);
5784   renumber_gimple_stmt_uids_in_blocks (body, loop->num_nodes);
5785   free (body);
5786
5787   /* For each ssa name determines whether it behaves as an induction variable
5788      in some loop.  */
5789   if (!find_induction_variables (data))
5790     goto finish;
5791
5792   /* Finds interesting uses (item 1).  */
5793   find_interesting_uses (data);
5794   if (n_iv_uses (data) > MAX_CONSIDERED_USES)
5795     goto finish;
5796
5797   /* Finds candidates for the induction variables (item 2).  */
5798   find_iv_candidates (data);
5799
5800   /* Calculates the costs (item 3, part 1).  */
5801   determine_iv_costs (data);
5802   determine_use_iv_costs (data);
5803   determine_set_costs (data);
5804
5805   /* Find the optimal set of induction variables (item 3, part 2).  */
5806   iv_ca = find_optimal_iv_set (data);
5807   if (!iv_ca)
5808     goto finish;
5809   changed = true;
5810
5811   /* Create the new induction variables (item 4, part 1).  */
5812   create_new_ivs (data, iv_ca);
5813   iv_ca_free (&iv_ca);
5814
5815   /* Rewrite the uses (item 4, part 2).  */
5816   rewrite_uses (data);
5817
5818   /* Remove the ivs that are unused after rewriting.  */
5819   remove_unused_ivs (data);
5820
5821   /* We have changed the structure of induction variables; it might happen
5822      that definitions in the scev database refer to some of them that were
5823      eliminated.  */
5824   scev_reset ();
5825
5826 finish:
5827   free_loop_data (data);
5828
5829   return changed;
5830 }
5831
5832 /* Main entry point.  Optimizes induction variables in loops.  */
5833
5834 void
5835 tree_ssa_iv_optimize (void)
5836 {
5837   struct loop *loop;
5838   struct ivopts_data data;
5839   loop_iterator li;
5840
5841   tree_ssa_iv_optimize_init (&data);
5842
5843   /* Optimize the loops starting with the innermost ones.  */
5844   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
5845     {
5846       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5847         flow_loop_dump (loop, dump_file, NULL, 1);
5848
5849       tree_ssa_iv_optimize_loop (&data, loop);
5850     }
5851
5852   tree_ssa_iv_optimize_finalize (&data);
5853 }