OSDN Git Service

2007-01-21 Dirk Mueller <dmueller@suse.de>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-manip.c
1 /* High-level loop manipulation functions.
2    Copyright (C) 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
20
21 #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
41 /* Creates an induction variable with value BASE + STEP * iteration in LOOP.
42    It is expected that neither BASE nor STEP are shared with other expressions
43    (unless the sharing rules allow this).  Use VAR as a base var_decl for it
44    (if NULL, a new temporary will be created).  The increment will occur at
45    INCR_POS (after it if AFTER is true, before it otherwise).  INCR_POS and 
46    AFTER can be computed using standard_iv_increment_position.  The ssa versions
47    of the variable before and after increment will be stored in VAR_BEFORE and
48    VAR_AFTER (unless they are NULL).  */
49
50 void
51 create_iv (tree base, tree step, tree var, struct loop *loop,
52            block_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
53            tree *var_before, tree *var_after)
54 {
55   tree stmt, initial, step1, stmts;
56   tree vb, va;
57   enum tree_code incr_op = PLUS_EXPR;
58   edge pe = loop_preheader_edge (loop);
59
60   if (!var)
61     {
62       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
63       add_referenced_var (var);
64     }
65
66   vb = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
67   if (var_before)
68     *var_before = vb;
69   va = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
70   if (var_after)
71     *var_after = va;
72
73   /* For easier readability of the created code, produce MINUS_EXPRs
74      when suitable.  */
75   if (TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
76     {
77       if (TYPE_UNSIGNED (TREE_TYPE (step)))
78         {
79           step1 = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
80           if (tree_int_cst_lt (step1, step))
81             {
82               incr_op = MINUS_EXPR;
83               step = step1;
84             }
85         }
86       else
87         {
88           if (!tree_expr_nonnegative_p (step)
89               && may_negate_without_overflow_p (step))
90             {
91               incr_op = MINUS_EXPR;
92               step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
93             }
94         }
95     }
96
97   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
98      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
99   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, var);
100   if (stmts)
101     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
102
103   stmt = build2_gimple (GIMPLE_MODIFY_STMT, va,
104                         build2 (incr_op, TREE_TYPE (base), vb, step));
105   SSA_NAME_DEF_STMT (va) = stmt;
106   if (after)
107     bsi_insert_after (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
108   else
109     bsi_insert_before (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
110
111   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
112   if (stmts)
113     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
114
115   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
116   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
117   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop));
118   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop));
119 }
120
121 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
122
123 static void
124 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
125 {
126   tree phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
127   basic_block def_bb = bb_for_stmt (def_stmt);
128   struct loop *def_loop;
129   edge e;
130   edge_iterator ei;
131
132   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
133      that USE is defined.  */
134   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
135     {
136       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
137       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
138         break;
139     }
140
141   if (!e)
142     return;
143
144   phi = create_phi_node (use, exit);
145   create_new_def_for (PHI_RESULT (phi), phi, PHI_RESULT_PTR (phi));
146   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
147     add_phi_arg (phi, use, e);
148 }
149
150 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
151    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
152
153 static void
154 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
155 {
156   bitmap def;
157   unsigned index;
158   basic_block def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
159   bitmap_iterator bi;
160
161   if (is_gimple_reg (var))
162     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
163   else
164     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
165
166   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
167   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
168   compute_global_livein (livein, def);
169   BITMAP_FREE (def);
170
171   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
172     {
173       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
174     }
175 }
176
177 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
178    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
179    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
180
181 static void
182 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
183 {
184   unsigned i;
185   bitmap_iterator bi;
186
187   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
188     {
189       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
190     }
191 }
192
193 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
194
195 static bitmap
196 get_loops_exits (void)
197 {
198   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
199   basic_block bb;
200   edge e;
201   edge_iterator ei;
202
203   FOR_EACH_BB (bb)
204     {
205       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
206         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
207             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
208           {
209             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
210             break;
211           }
212     }
213
214   return exits;
215 }
216
217 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
218    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
219    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
220
221 static void
222 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
223                          bitmap need_phis)
224 {
225   unsigned ver;
226   basic_block def_bb;
227   struct loop *def_loop;
228
229   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
230     return;
231
232   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
233   if (!is_gimple_reg (use))
234     return;
235
236   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
237   def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
238   if (!def_bb)
239     return;
240   def_loop = def_bb->loop_father;
241
242   /* If the definition is not inside loop, it is not interesting.  */
243   if (!def_loop->outer)
244     return;
245
246   if (!use_blocks[ver])
247     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
248   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
249
250   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
251 }
252
253 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
254    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
255    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
256    NEED_PHIS.  */
257
258 static void
259 find_uses_to_rename_stmt (tree stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
260 {
261   ssa_op_iter iter;
262   tree var;
263   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
264
265   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
266     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
267 }
268
269 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
270    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
271    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
272    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
273
274 static void
275 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
276 {
277   block_stmt_iterator bsi;
278   edge e;
279   edge_iterator ei;
280   tree phi;
281
282   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
283     for (phi = phi_nodes (e->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
284       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e),
285                                use_blocks, need_phis);
286  
287   for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
288     find_uses_to_rename_stmt (bsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
289 }
290      
291 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
292    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
293    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
294    scan only blocks in this set.  */
295
296 static void
297 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
298 {
299   basic_block bb;
300   unsigned index;
301   bitmap_iterator bi;
302
303   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
304     {
305       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
306         {
307           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
308         }
309     }
310   else
311     {
312       FOR_EACH_BB (bb)
313         {
314           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
315         }
316     }
317 }
318
319 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
320    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
321    defined in.
322
323    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
324
325    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
326       we do not need to care about the uses outside of the loop.
327    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
328       Without this, you need to distinguish the case when the variable
329       is used outside of the loop it is defined in, for example
330
331       for (i = 0; i < 100; i++)
332         {
333           for (j = 0; j < 100; j++)
334             {
335               k = i + j;
336               use1 (k);
337             }
338           use2 (k);
339         }
340
341       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
342       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
343       base 99 and step 1.
344       
345       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
346       the basic blocks in this set.
347
348       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
349       TODO_update_ssa* for documentation.  */
350
351 void
352 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
353 {
354   bitmap loop_exits = get_loops_exits ();
355   bitmap *use_blocks;
356   unsigned i, old_num_ssa_names;
357   bitmap names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
358
359   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
360      now.  */
361   update_ssa (update_flag);
362
363   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
364   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
365
366   /* Find the uses outside loops.  */
367   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
368
369   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
370      rewrite.  */
371   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
372
373   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
374     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
375   free (use_blocks);
376   BITMAP_FREE (loop_exits);
377   BITMAP_FREE (names_to_rename);
378
379   /* Fix up all the names found to be used outside their original
380      loops.  */
381   update_ssa (TODO_update_ssa);
382 }
383
384 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
385
386 static void
387 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
388 {
389   tree def;
390   basic_block def_bb;
391   
392   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
393     return;
394
395   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
396   def_bb = bb_for_stmt (def);
397   gcc_assert (!def_bb
398               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
399 }
400
401 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
402
403 static void
404 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, tree stmt)
405 {
406   ssa_op_iter iter;
407   tree var;
408
409   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
410     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
411 }
412
413 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
414
415 void
416 verify_loop_closed_ssa (void)
417 {
418   basic_block bb;
419   block_stmt_iterator bsi;
420   tree phi;
421   unsigned i;
422
423   if (current_loops == NULL)
424     return;
425
426   verify_ssa (false);
427
428   FOR_EACH_BB (bb)
429     {
430       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
431         for (i = 0; i < (unsigned) PHI_NUM_ARGS (phi); i++)
432           check_loop_closed_ssa_use (PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src,
433                                      PHI_ARG_DEF (phi, i));
434
435       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
436         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, bsi_stmt (bsi));
437     }
438 }
439
440 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
441    preserve the loop closed ssa form.  */
442
443 void
444 split_loop_exit_edge (edge exit)
445 {
446   basic_block dest = exit->dest;
447   basic_block bb = split_edge (exit);
448   tree phi, new_phi, new_name, name;
449   use_operand_p op_p;
450
451   for (phi = phi_nodes (dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
452     {
453       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
454
455       name = USE_FROM_PTR (op_p);
456
457       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
458          to keep it inside loop.  */
459       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
460         continue;
461
462       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
463          of the SSA name out of the loop.  */
464       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
465       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
466       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
467       add_phi_arg (new_phi, name, exit);
468       SET_USE (op_p, new_name);
469     }
470 }
471
472 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
473    variables incremented at the end of the LOOP.  */
474
475 basic_block
476 ip_end_pos (struct loop *loop)
477 {
478   return loop->latch;
479 }
480
481 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
482    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
483
484 basic_block
485 ip_normal_pos (struct loop *loop)
486 {
487   tree last;
488   basic_block bb;
489   edge exit;
490
491   if (!single_pred_p (loop->latch))
492     return NULL;
493
494   bb = single_pred (loop->latch);
495   last = last_stmt (bb);
496   if (TREE_CODE (last) != COND_EXPR)
497     return NULL;
498
499   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
500   if (exit->dest == loop->latch)
501     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
502
503   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
504     return NULL;
505
506   return bb;
507 }
508
509 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
510    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
511    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
512    the increment should be inserted after *BSI.  */
513
514 void
515 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, block_stmt_iterator *bsi,
516                                 bool *insert_after)
517 {
518   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
519   tree last = last_stmt (latch);
520
521   if (!bb
522       || (last && TREE_CODE (last) != LABEL_EXPR))
523     {
524       *bsi = bsi_last (latch);
525       *insert_after = true;
526     }
527   else
528     {
529       *bsi = bsi_last (bb);
530       *insert_after = false;
531     }
532 }
533
534 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
535    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
536
537 static void
538 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
539 {
540   unsigned i;
541
542   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
543     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
544
545   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
546     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
547
548   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
549     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
550 }
551
552
553 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
554    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
555    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
556    are handled.
557
558    Notice that we do not completely update the SSA web after
559    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
560    after the loop has been duplicated.  */
561
562 bool
563 tree_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
564                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
565                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
566                                     int flags)
567 {
568   unsigned first_new_block;
569
570   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
571     return false;
572   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
573     return false;
574
575 #ifdef ENABLE_CHECKING
576   verify_loop_closed_ssa ();
577 #endif
578
579   first_new_block = last_basic_block;
580   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
581                                       orig, to_remove, flags))
582     return false;
583
584   /* Readd the removed phi args for e.  */
585   flush_pending_stmts (e);
586
587   /* Copy the phi node arguments.  */
588   copy_phi_node_args (first_new_block);
589
590   scev_reset ();
591
592   return true;
593 }
594
595 /* Build if (COND) goto THEN_LABEL; else goto ELSE_LABEL;  */
596
597 static tree
598 build_if_stmt (tree cond, tree then_label, tree else_label)
599 {
600   return build3 (COND_EXPR, void_type_node,
601                  cond,
602                  build1 (GOTO_EXPR, void_type_node, then_label),
603                  build1 (GOTO_EXPR, void_type_node, else_label));
604 }
605
606 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
607    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
608
609 bool
610 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
611                    struct tree_niter_desc *niter)
612 {
613   edge exit;
614
615   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
616      for that we are able to determine number of iterations.  We also
617      want to split the extra iterations of the loop from its end,
618      therefore we require that the loop has precisely one
619      exit.  */
620
621   exit = single_dom_exit (loop);
622   if (!exit)
623     return false;
624
625   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
626       || niter->cmp == ERROR_MARK
627       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
628          the abnormal ssa names into these expressions, hence
629          emitting the computations based on them during loop
630          unrolling might create overlapping life ranges for
631          them, and failures in out-of-ssa.  */
632       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
633       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
634       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
635       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
636     return false;
637
638   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
639   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
640     return false;
641
642   /* The final loop should be small enough.  */
643   if (tree_num_loop_insns (loop) * factor
644       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
645     return false;
646
647   return true;
648 }
649
650 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
651    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
652    condition that must be true if the main loop can be entered.
653    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
654    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
655
656 static void
657 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
658                            unsigned factor, tree *enter_cond,
659                            tree *exit_base, tree *exit_step,
660                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
661 {
662   tree stmts;
663   tree base = desc->control.base;
664   tree step = desc->control.step;
665   tree bound = desc->bound;
666   tree type = TREE_TYPE (base);
667   tree bigstep, delta;
668   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
669   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
670   enum tree_code cmp = desc->cmp;
671   tree cond = boolean_true_node, assum;
672
673   *enter_cond = boolean_false_node;
674   *exit_base = NULL_TREE;
675   *exit_step = NULL_TREE;
676   *exit_cmp = ERROR_MARK;
677   *exit_bound = NULL_TREE;
678   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
679
680   /* We only need to be correct when we answer question
681      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
682      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
683      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
684   if (cmp == NE_EXPR)
685     {
686       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
687         cmp = GT_EXPR;
688       else
689         cmp = LT_EXPR;
690     }
691   else if (cmp == LT_EXPR)
692     {
693       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
694     }
695   else if (cmp == GT_EXPR)
696     {
697       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
698     }
699   else
700     gcc_unreachable ();
701
702   /* The main body of the loop may be entered iff:
703
704      1) desc->may_be_zero is false.
705      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
706         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
707      3) # of iterations is at least FACTOR  */
708
709   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
710     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
711                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
712                         cond);
713
714   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
715                          build_int_cst_type (type, factor));
716   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
717   if (cmp == LT_EXPR)
718     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
719                          bound,
720                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
721   else
722     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
723                          bound,
724                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
725   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
726
727   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
728   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
729   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
730
731   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
732   if (stmts)
733     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
734   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
735      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
736      operand.  */
737   if (!is_gimple_condexpr (cond))
738     {
739       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
740       if (stmts)
741         bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
742     }
743   *enter_cond = cond;
744
745   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
746   if (stmts)
747     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
748   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
749   if (stmts)
750     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
751
752   *exit_base = base;
753   *exit_step = bigstep;
754   *exit_cmp = cmp;
755   *exit_bound = bound;
756 }
757
758 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
759    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
760
761    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
762    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
763    
764    while (1)
765      {
766        x = phi (init, next);
767
768        pre;
769        if (st)
770          break;
771        post;
772      }
773
774    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
775    avoiding the need to create a new iv):
776    
777    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
778      goto rest;
779
780    do
781      {
782        x = phi (init, next);
783
784        pre;
785        post;
786        pre;
787        post;
788        ...
789        pre;
790        post;
791        N -= FACTOR;
792        
793      } while (N >= FACTOR);
794
795    rest:
796      init' = phi (init, x);
797
798    while (1)
799      {
800        x = phi (init', next);
801
802        pre;
803        if (st)
804          break;
805        post;
806      }
807  
808    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
809    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
810    TRANSFORM.  */
811
812 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
813 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
814
815 void
816 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
817                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
818                                 transform_callback transform,
819                                 void *data)
820 {
821   tree dont_exit, exit_if, ctr_before, ctr_after;
822   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
823   enum tree_code exit_cmp;
824   tree phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest, init, next, new_init, var;
825   struct loop *new_loop;
826   basic_block rest, exit_bb;
827   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
828   edge new_nonexit;
829   block_stmt_iterator bsi;
830   use_operand_p op;
831   bool ok;
832   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
833   unsigned new_est_niter;
834   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
835   sbitmap wont_exit;
836
837   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
838   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
839                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
840                              &exit_cmp, &exit_bound);
841
842   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
843   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
844     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
845   else
846     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
847
848   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
849      to correct.
850
851      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
852      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
853      executed the same number of times as the original loop, and with the same
854      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
855      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
856      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
857      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
858      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
859      by appropriate factors).  */
860   scale_unrolled = prob_entry;
861   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
862
863   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
864                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
865   gcc_assert (new_loop != NULL);
866   update_ssa (TODO_update_ssa);
867
868   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
869   new_est_niter = est_niter / factor;
870
871   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
872      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
873      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
874      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
875      most as many times as before unrolling).  */
876   if (new_est_niter < 5)
877     {
878       if (est_niter < 5)
879         new_est_niter = est_niter;
880       else
881         new_est_niter = 5;
882     }
883
884   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  */
885   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
886   precond_edge = single_pred_edge (rest);
887   split_edge (loop_latch_edge (loop));
888   exit_bb = single_pred (loop->latch);
889
890   /* For the moment, make it appear that the new exit edge cannot
891      be taken.  */
892   bsi = bsi_last (exit_bb);
893   exit_if = build_if_stmt (boolean_true_node,
894                            tree_block_label (loop->latch),
895                            tree_block_label (rest));
896   bsi_insert_after (&bsi, exit_if, BSI_NEW_STMT);
897   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
898   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
899   new_exit->count = 0;
900   new_exit->probability = 0;
901   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
902   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
903
904   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
905   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
906   old_latch = loop_latch_edge (loop);
907   for (phi_old_loop = phi_nodes (loop->header),
908        phi_new_loop = phi_nodes (new_loop->header);
909        phi_old_loop;
910        phi_old_loop = PHI_CHAIN (phi_old_loop),
911        phi_new_loop = PHI_CHAIN (phi_new_loop))
912     {
913       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
914       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
915       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
916       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
917
918       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
919          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
920          losing debug info for real ops.  */
921       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME)
922         var = SSA_NAME_VAR (next);
923       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME)
924         var = SSA_NAME_VAR (init);
925       else
926         {
927           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
928           add_referenced_var (var);
929         }
930
931       new_init = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
932       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
933       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
934
935       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge);
936       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit);
937       SET_USE (op, new_init);
938     }
939
940   /* Transform the loop.  */
941   if (transform)
942     (*transform) (loop, data);
943
944   /* Unroll the loop and remove the old exits.  */
945   dont_exit = ((exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
946                ? boolean_false_node
947                : boolean_true_node);
948   exit_if = last_stmt (exit->src);
949   COND_EXPR_COND (exit_if) = dont_exit;
950   update_stmt (exit_if);
951       
952   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
953   sbitmap_ones (wont_exit);
954   ok = tree_duplicate_loop_to_header_edge
955           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
956            wont_exit, exit, NULL, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
957   free (wont_exit);
958   gcc_assert (ok);
959   update_ssa (TODO_update_ssa);
960
961   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
962      number of iterations, and change the probability of the new
963      exit edge.  */
964   freq_h = loop->header->frequency;
965   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
966   if (freq_h != 0)
967     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
968
969   exit_bb = single_pred (loop->latch);
970   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
971   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
972   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
973
974   rest->count += new_exit->count;
975   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
976
977   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
978   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
979   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
980                              REG_BR_PROB_BASE);
981
982   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
983      exit instruction.  */
984   bsi = bsi_last (exit_bb);
985   exit_if = bsi_stmt (bsi);
986   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
987              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
988   COND_EXPR_COND (exit_if) = build2 (exit_cmp, boolean_type_node, ctr_after,
989                                      exit_bound);
990   update_stmt (exit_if);
991
992 #ifdef ENABLE_CHECKING
993   verify_flow_info ();
994   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
995   verify_loop_structure ();
996   verify_loop_closed_ssa ();
997 #endif
998 }
999
1000 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1001    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1002    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1003
1004 void
1005 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1006                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1007 {
1008   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1009                                   NULL, NULL);
1010 }