OSDN Git Service

2007-05-22 H.J. Lu <hongjiu.lu@intel.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-manip.c
1 /* High-level loop manipulation functions.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "rtl.h"
27 #include "tm_p.h"
28 #include "hard-reg-set.h"
29 #include "basic-block.h"
30 #include "output.h"
31 #include "diagnostic.h"
32 #include "tree-flow.h"
33 #include "tree-dump.h"
34 #include "timevar.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "tree-pass.h"
37 #include "cfglayout.h"
38 #include "tree-scalar-evolution.h"
39 #include "params.h"
40 #include "tree-inline.h"
41
42 /* Creates an induction variable with value BASE + STEP * iteration in LOOP.
43    It is expected that neither BASE nor STEP are shared with other expressions
44    (unless the sharing rules allow this).  Use VAR as a base var_decl for it
45    (if NULL, a new temporary will be created).  The increment will occur at
46    INCR_POS (after it if AFTER is true, before it otherwise).  INCR_POS and 
47    AFTER can be computed using standard_iv_increment_position.  The ssa versions
48    of the variable before and after increment will be stored in VAR_BEFORE and
49    VAR_AFTER (unless they are NULL).  */
50
51 void
52 create_iv (tree base, tree step, tree var, struct loop *loop,
53            block_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
54            tree *var_before, tree *var_after)
55 {
56   tree stmt, initial, step1, stmts;
57   tree vb, va;
58   enum tree_code incr_op = PLUS_EXPR;
59   edge pe = loop_preheader_edge (loop);
60
61   if (!var)
62     {
63       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
64       add_referenced_var (var);
65     }
66
67   vb = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
68   if (var_before)
69     *var_before = vb;
70   va = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
71   if (var_after)
72     *var_after = va;
73
74   /* For easier readability of the created code, produce MINUS_EXPRs
75      when suitable.  */
76   if (TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
77     {
78       if (TYPE_UNSIGNED (TREE_TYPE (step)))
79         {
80           step1 = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
81           if (tree_int_cst_lt (step1, step))
82             {
83               incr_op = MINUS_EXPR;
84               step = step1;
85             }
86         }
87       else
88         {
89           bool ovf;
90
91           if (!tree_expr_nonnegative_warnv_p (step, &ovf)
92               && may_negate_without_overflow_p (step))
93             {
94               incr_op = MINUS_EXPR;
95               step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
96             }
97         }
98     }
99
100   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
101      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
102   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, var);
103   if (stmts)
104     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
105
106   stmt = build_gimple_modify_stmt (va,
107                                    build2 (incr_op, TREE_TYPE (base),
108                                            vb, step));
109   SSA_NAME_DEF_STMT (va) = stmt;
110   if (after)
111     bsi_insert_after (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
112   else
113     bsi_insert_before (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
114
115   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
116   if (stmts)
117     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
118
119   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
120   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
121   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop));
122   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop));
123 }
124
125 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
126
127 static void
128 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
129 {
130   tree phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
131   basic_block def_bb = bb_for_stmt (def_stmt);
132   struct loop *def_loop;
133   edge e;
134   edge_iterator ei;
135
136   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
137      that USE is defined.  */
138   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
139     {
140       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
141       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
142         break;
143     }
144
145   if (!e)
146     return;
147
148   phi = create_phi_node (use, exit);
149   create_new_def_for (PHI_RESULT (phi), phi, PHI_RESULT_PTR (phi));
150   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
151     add_phi_arg (phi, use, e);
152 }
153
154 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
155    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
156
157 static void
158 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
159 {
160   bitmap def;
161   unsigned index;
162   basic_block def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
163   bitmap_iterator bi;
164
165   if (is_gimple_reg (var))
166     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
167   else
168     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
169
170   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
171   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
172   compute_global_livein (livein, def);
173   BITMAP_FREE (def);
174
175   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
176     {
177       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
178     }
179 }
180
181 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
182    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
183    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
184
185 static void
186 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
187 {
188   unsigned i;
189   bitmap_iterator bi;
190
191   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
192     {
193       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
194     }
195 }
196
197 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
198
199 static bitmap
200 get_loops_exits (void)
201 {
202   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
203   basic_block bb;
204   edge e;
205   edge_iterator ei;
206
207   FOR_EACH_BB (bb)
208     {
209       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
210         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
211             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
212           {
213             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
214             break;
215           }
216     }
217
218   return exits;
219 }
220
221 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
222    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
223    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
224
225 static void
226 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
227                          bitmap need_phis)
228 {
229   unsigned ver;
230   basic_block def_bb;
231   struct loop *def_loop;
232
233   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
234     return;
235
236   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
237   if (!is_gimple_reg (use))
238     return;
239
240   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
241   def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
242   if (!def_bb)
243     return;
244   def_loop = def_bb->loop_father;
245
246   /* If the definition is not inside loop, it is not interesting.  */
247   if (!loop_outer (def_loop))
248     return;
249
250   if (!use_blocks[ver])
251     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
252   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
253
254   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
255 }
256
257 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
258    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
259    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
260    NEED_PHIS.  */
261
262 static void
263 find_uses_to_rename_stmt (tree stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
264 {
265   ssa_op_iter iter;
266   tree var;
267   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
268
269   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
270     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
271 }
272
273 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
274    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
275    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
276    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
277
278 static void
279 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
280 {
281   block_stmt_iterator bsi;
282   edge e;
283   edge_iterator ei;
284   tree phi;
285
286   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
287     for (phi = phi_nodes (e->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
288       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e),
289                                use_blocks, need_phis);
290  
291   for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
292     find_uses_to_rename_stmt (bsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
293 }
294      
295 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
296    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
297    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
298    scan only blocks in this set.  */
299
300 static void
301 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
302 {
303   basic_block bb;
304   unsigned index;
305   bitmap_iterator bi;
306
307   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
308     {
309       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
310         {
311           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
312         }
313     }
314   else
315     {
316       FOR_EACH_BB (bb)
317         {
318           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
319         }
320     }
321 }
322
323 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
324    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
325    defined in.
326
327    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
328
329    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
330       we do not need to care about the uses outside of the loop.
331    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
332       Without this, you need to distinguish the case when the variable
333       is used outside of the loop it is defined in, for example
334
335       for (i = 0; i < 100; i++)
336         {
337           for (j = 0; j < 100; j++)
338             {
339               k = i + j;
340               use1 (k);
341             }
342           use2 (k);
343         }
344
345       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
346       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
347       base 99 and step 1.
348       
349       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
350       the basic blocks in this set.
351
352       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
353       TODO_update_ssa* for documentation.  */
354
355 void
356 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
357 {
358   bitmap loop_exits;
359   bitmap *use_blocks;
360   unsigned i, old_num_ssa_names;
361   bitmap names_to_rename;
362
363   if (!current_loops)
364     return;
365
366   loop_exits = get_loops_exits ();
367   names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
368
369   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
370      now.  */
371   update_ssa (update_flag);
372
373   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
374   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
375
376   /* Find the uses outside loops.  */
377   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
378
379   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
380      rewrite.  */
381   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
382
383   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
384     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
385   free (use_blocks);
386   BITMAP_FREE (loop_exits);
387   BITMAP_FREE (names_to_rename);
388
389   /* Fix up all the names found to be used outside their original
390      loops.  */
391   update_ssa (TODO_update_ssa);
392
393   current_loops->state |= LOOP_CLOSED_SSA;
394 }
395
396 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
397
398 static void
399 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
400 {
401   tree def;
402   basic_block def_bb;
403   
404   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
405     return;
406
407   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
408   def_bb = bb_for_stmt (def);
409   gcc_assert (!def_bb
410               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
411 }
412
413 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
414
415 static void
416 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, tree stmt)
417 {
418   ssa_op_iter iter;
419   tree var;
420
421   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
422     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
423 }
424
425 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
426
427 void
428 verify_loop_closed_ssa (void)
429 {
430   basic_block bb;
431   block_stmt_iterator bsi;
432   tree phi;
433   unsigned i;
434
435   if (current_loops == NULL)
436     return;
437
438   verify_ssa (false);
439
440   FOR_EACH_BB (bb)
441     {
442       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
443         for (i = 0; i < (unsigned) PHI_NUM_ARGS (phi); i++)
444           check_loop_closed_ssa_use (PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src,
445                                      PHI_ARG_DEF (phi, i));
446
447       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
448         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, bsi_stmt (bsi));
449     }
450 }
451
452 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
453    preserve the loop closed ssa form.  */
454
455 void
456 split_loop_exit_edge (edge exit)
457 {
458   basic_block dest = exit->dest;
459   basic_block bb = split_edge (exit);
460   tree phi, new_phi, new_name, name;
461   use_operand_p op_p;
462
463   for (phi = phi_nodes (dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
464     {
465       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
466
467       name = USE_FROM_PTR (op_p);
468
469       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
470          to keep it inside loop.  */
471       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
472         continue;
473
474       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
475          of the SSA name out of the loop.  */
476       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
477       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
478       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
479       add_phi_arg (new_phi, name, exit);
480       SET_USE (op_p, new_name);
481     }
482 }
483
484 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
485    variables incremented at the end of the LOOP.  */
486
487 basic_block
488 ip_end_pos (struct loop *loop)
489 {
490   return loop->latch;
491 }
492
493 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
494    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
495
496 basic_block
497 ip_normal_pos (struct loop *loop)
498 {
499   tree last;
500   basic_block bb;
501   edge exit;
502
503   if (!single_pred_p (loop->latch))
504     return NULL;
505
506   bb = single_pred (loop->latch);
507   last = last_stmt (bb);
508   if (!last
509       || TREE_CODE (last) != COND_EXPR)
510     return NULL;
511
512   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
513   if (exit->dest == loop->latch)
514     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
515
516   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
517     return NULL;
518
519   return bb;
520 }
521
522 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
523    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
524    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
525    the increment should be inserted after *BSI.  */
526
527 void
528 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, block_stmt_iterator *bsi,
529                                 bool *insert_after)
530 {
531   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
532   tree last = last_stmt (latch);
533
534   if (!bb
535       || (last && TREE_CODE (last) != LABEL_EXPR))
536     {
537       *bsi = bsi_last (latch);
538       *insert_after = true;
539     }
540   else
541     {
542       *bsi = bsi_last (bb);
543       *insert_after = false;
544     }
545 }
546
547 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
548    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
549
550 static void
551 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
552 {
553   unsigned i;
554
555   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
556     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
557
558   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
559     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
560
561   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
562     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
563 }
564
565
566 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
567    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
568    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
569    are handled.
570
571    Notice that we do not completely update the SSA web after
572    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
573    after the loop has been duplicated.  */
574
575 bool
576 tree_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
577                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
578                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
579                                     int flags)
580 {
581   unsigned first_new_block;
582
583   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
584     return false;
585   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
586     return false;
587
588 #ifdef ENABLE_CHECKING
589   verify_loop_closed_ssa ();
590 #endif
591
592   first_new_block = last_basic_block;
593   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
594                                       orig, to_remove, flags))
595     return false;
596
597   /* Readd the removed phi args for e.  */
598   flush_pending_stmts (e);
599
600   /* Copy the phi node arguments.  */
601   copy_phi_node_args (first_new_block);
602
603   scev_reset ();
604
605   return true;
606 }
607
608 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
609    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
610
611 bool
612 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
613                    struct tree_niter_desc *niter)
614 {
615   edge exit;
616
617   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
618      for that we are able to determine number of iterations.  We also
619      want to split the extra iterations of the loop from its end,
620      therefore we require that the loop has precisely one
621      exit.  */
622
623   exit = single_dom_exit (loop);
624   if (!exit)
625     return false;
626
627   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
628       || niter->cmp == ERROR_MARK
629       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
630          the abnormal ssa names into these expressions, hence
631          emitting the computations based on them during loop
632          unrolling might create overlapping life ranges for
633          them, and failures in out-of-ssa.  */
634       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
635       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
636       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
637       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
638     return false;
639
640   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
641   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
642     return false;
643
644   /* The final loop should be small enough.  */
645   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
646       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
647     return false;
648
649   return true;
650 }
651
652 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
653    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
654    condition that must be true if the main loop can be entered.
655    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
656    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
657
658 static void
659 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
660                            unsigned factor, tree *enter_cond,
661                            tree *exit_base, tree *exit_step,
662                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
663 {
664   tree stmts;
665   tree base = desc->control.base;
666   tree step = desc->control.step;
667   tree bound = desc->bound;
668   tree type = TREE_TYPE (base);
669   tree bigstep, delta;
670   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
671   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
672   enum tree_code cmp = desc->cmp;
673   tree cond = boolean_true_node, assum;
674
675   *enter_cond = boolean_false_node;
676   *exit_base = NULL_TREE;
677   *exit_step = NULL_TREE;
678   *exit_cmp = ERROR_MARK;
679   *exit_bound = NULL_TREE;
680   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
681
682   /* We only need to be correct when we answer question
683      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
684      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
685      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
686   if (cmp == NE_EXPR)
687     {
688       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
689         cmp = GT_EXPR;
690       else
691         cmp = LT_EXPR;
692     }
693   else if (cmp == LT_EXPR)
694     {
695       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
696     }
697   else if (cmp == GT_EXPR)
698     {
699       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
700     }
701   else
702     gcc_unreachable ();
703
704   /* The main body of the loop may be entered iff:
705
706      1) desc->may_be_zero is false.
707      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
708         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
709      3) # of iterations is at least FACTOR  */
710
711   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
712     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
713                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
714                         cond);
715
716   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
717                          build_int_cst_type (type, factor));
718   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
719   if (cmp == LT_EXPR)
720     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
721                          bound,
722                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
723   else
724     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
725                          bound,
726                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
727   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
728
729   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
730   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
731   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
732
733   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
734   if (stmts)
735     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
736   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
737      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
738      operand.  */
739   if (!is_gimple_condexpr (cond))
740     {
741       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
742       if (stmts)
743         bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
744     }
745   *enter_cond = cond;
746
747   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
748   if (stmts)
749     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
750   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
751   if (stmts)
752     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
753
754   *exit_base = base;
755   *exit_step = bigstep;
756   *exit_cmp = cmp;
757   *exit_bound = bound;
758 }
759
760 /* Scales the frequencies of all basic blocks in LOOP that are strictly
761    dominated by BB by NUM/DEN.  */
762
763 static void
764 scale_dominated_blocks_in_loop (struct loop *loop, basic_block bb,
765                                 int num, int den)
766 {
767   basic_block son;
768
769   if (den == 0)
770     return;
771
772   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
773        son;
774        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
775     {
776       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
777         continue;
778       scale_bbs_frequencies_int (&son, 1, num, den);
779       scale_dominated_blocks_in_loop (loop, son, num, den);
780     }
781 }
782
783 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
784    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
785
786    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
787    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
788    
789    while (1)
790      {
791        x = phi (init, next);
792
793        pre;
794        if (st)
795          break;
796        post;
797      }
798
799    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
800    avoiding the need to create a new iv):
801    
802    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
803      goto rest;
804
805    do
806      {
807        x = phi (init, next);
808
809        pre;
810        post;
811        pre;
812        post;
813        ...
814        pre;
815        post;
816        N -= FACTOR;
817        
818      } while (N >= FACTOR);
819
820    rest:
821      init' = phi (init, x);
822
823    while (1)
824      {
825        x = phi (init', next);
826
827        pre;
828        if (st)
829          break;
830        post;
831      }
832  
833    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
834    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
835    TRANSFORM.  */
836
837 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
838 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
839
840 void
841 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
842                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
843                                 transform_callback transform,
844                                 void *data)
845 {
846   tree  exit_if, ctr_before, ctr_after;
847   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
848   enum tree_code exit_cmp;
849   tree phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest, init, next, new_init, var;
850   struct loop *new_loop;
851   basic_block rest, exit_bb;
852   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
853   edge new_nonexit, e;
854   block_stmt_iterator bsi;
855   use_operand_p op;
856   bool ok;
857   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
858   unsigned new_est_niter, i, prob;
859   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
860   sbitmap wont_exit;
861   VEC (edge, heap) *to_remove = NULL;
862
863   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
864   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
865                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
866                              &exit_cmp, &exit_bound);
867
868   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
869   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
870     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
871   else
872     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
873
874   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
875      to correct.
876
877      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
878      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
879      executed the same number of times as the original loop, and with the same
880      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
881      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
882      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
883      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
884      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
885      by appropriate factors).  */
886   scale_unrolled = prob_entry;
887   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
888
889   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
890                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
891   gcc_assert (new_loop != NULL);
892   update_ssa (TODO_update_ssa);
893
894   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
895   new_est_niter = est_niter / factor;
896
897   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
898      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
899      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
900      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
901      most as many times as before unrolling).  */
902   if (new_est_niter < 5)
903     {
904       if (est_niter < 5)
905         new_est_niter = est_niter;
906       else
907         new_est_niter = 5;
908     }
909
910   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  Move the loop exit to the
911      loop latch (and make its condition dummy, for the moment).  */
912   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
913   precond_edge = single_pred_edge (rest);
914   split_edge (loop_latch_edge (loop));
915   exit_bb = single_pred (loop->latch);
916
917   /* Since the exit edge will be removed, the frequency of all the blocks
918      in the loop that are dominated by it must be scaled by
919      1 / (1 - exit->probability).  */
920   scale_dominated_blocks_in_loop (loop, exit->src,
921                                   REG_BR_PROB_BASE,
922                                   REG_BR_PROB_BASE - exit->probability);
923
924   bsi = bsi_last (exit_bb);
925   exit_if = build3 (COND_EXPR, void_type_node, boolean_true_node,
926                     NULL_TREE, NULL_TREE);
927
928   bsi_insert_after (&bsi, exit_if, BSI_NEW_STMT);
929   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
930   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
931
932   /* Set the probability of new exit to the same of the old one.  Fix
933      the frequency of the latch block, by scaling it back by
934      1 - exit->probability.  */
935   new_exit->count = exit->count;
936   new_exit->probability = exit->probability;
937   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
938   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - exit->probability;
939   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
940   new_nonexit->count -= exit->count;
941   if (new_nonexit->count < 0)
942     new_nonexit->count = 0;
943   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
944                              REG_BR_PROB_BASE);
945
946   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
947   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
948   old_latch = loop_latch_edge (loop);
949   for (phi_old_loop = phi_nodes (loop->header),
950        phi_new_loop = phi_nodes (new_loop->header);
951        phi_old_loop;
952        phi_old_loop = PHI_CHAIN (phi_old_loop),
953        phi_new_loop = PHI_CHAIN (phi_new_loop))
954     {
955       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
956       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
957       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
958       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
959
960       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
961          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
962          losing debug info for real ops.  */
963       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME)
964         var = SSA_NAME_VAR (next);
965       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME)
966         var = SSA_NAME_VAR (init);
967       else
968         {
969           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
970           add_referenced_var (var);
971         }
972
973       new_init = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
974       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
975       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
976
977       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge);
978       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit);
979       SET_USE (op, new_init);
980     }
981
982   remove_path (exit);
983
984   /* Transform the loop.  */
985   if (transform)
986     (*transform) (loop, data);
987
988   /* Unroll the loop and remove the exits in all iterations except for the
989      last one.  */
990   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
991   sbitmap_ones (wont_exit);
992   RESET_BIT (wont_exit, factor - 1);
993
994   ok = tree_duplicate_loop_to_header_edge
995           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
996            wont_exit, new_exit, &to_remove, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
997   free (wont_exit);
998   gcc_assert (ok);
999
1000   for (i = 0; VEC_iterate (edge, to_remove, i, e); i++)
1001     {
1002       ok = remove_path (e);
1003       gcc_assert (ok);
1004     }
1005   VEC_free (edge, heap, to_remove);
1006   update_ssa (TODO_update_ssa);
1007
1008   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
1009      number of iterations, and change the probability of the new
1010      exit edge.  */
1011   freq_h = loop->header->frequency;
1012   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
1013   if (freq_h != 0)
1014     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
1015
1016   exit_bb = single_pred (loop->latch);
1017   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
1018   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
1019   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
1020
1021   rest->count += new_exit->count;
1022   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
1023
1024   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
1025   prob = new_nonexit->probability;
1026   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
1027   new_nonexit->count = exit_bb->count - new_exit->count;
1028   if (new_nonexit->count < 0)
1029     new_nonexit->count = 0;
1030   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
1031                              prob);
1032
1033   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
1034      exit instruction.  */
1035   bsi = bsi_last (exit_bb);
1036   exit_if = bsi_stmt (bsi);
1037   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
1038              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
1039   COND_EXPR_COND (exit_if) = build2 (exit_cmp, boolean_type_node, ctr_after,
1040                                      exit_bound);
1041   update_stmt (exit_if);
1042
1043 #ifdef ENABLE_CHECKING
1044   verify_flow_info ();
1045   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1046   verify_loop_structure ();
1047   verify_loop_closed_ssa ();
1048 #endif
1049 }
1050
1051 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1052    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1053    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1054
1055 void
1056 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1057                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1058 {
1059   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1060                                   NULL, NULL);
1061 }