OSDN Git Service

gcc/
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-manip.c
1 /* High-level loop manipulation functions.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 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 3, 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 COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "tm.h"
24 #include "tree.h"
25 #include "rtl.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "hard-reg-set.h"
28 #include "basic-block.h"
29 #include "output.h"
30 #include "diagnostic.h"
31 #include "tree-flow.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "tree-pass.h"
36 #include "cfglayout.h"
37 #include "tree-scalar-evolution.h"
38 #include "params.h"
39 #include "tree-inline.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            gimple_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
53            tree *var_before, tree *var_after)
54 {
55   gimple stmt;
56   tree initial, step1;
57   gimple_seq stmts;
58   tree vb, va;
59   enum tree_code incr_op = PLUS_EXPR;
60   edge pe = loop_preheader_edge (loop);
61
62   if (!var)
63     {
64       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
65       add_referenced_var (var);
66     }
67
68   vb = make_ssa_name (var, NULL);
69   if (var_before)
70     *var_before = vb;
71   va = make_ssa_name (var, NULL);
72   if (var_after)
73     *var_after = va;
74
75   /* For easier readability of the created code, produce MINUS_EXPRs
76      when suitable.  */
77   if (TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
78     {
79       if (TYPE_UNSIGNED (TREE_TYPE (step)))
80         {
81           step1 = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
82           if (tree_int_cst_lt (step1, step))
83             {
84               incr_op = MINUS_EXPR;
85               step = step1;
86             }
87         }
88       else
89         {
90           bool ovf;
91
92           if (!tree_expr_nonnegative_warnv_p (step, &ovf)
93               && may_negate_without_overflow_p (step))
94             {
95               incr_op = MINUS_EXPR;
96               step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
97             }
98         }
99     }
100   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
101     {
102       step = fold_convert (sizetype, step);
103       if (incr_op == MINUS_EXPR)
104         step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, sizetype, step);
105       incr_op = POINTER_PLUS_EXPR;
106     }
107   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
108      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
109   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, NULL_TREE);
110   if (stmts)
111     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
112
113   stmt = gimple_build_assign_with_ops (incr_op, va, vb, step);
114   if (after)
115     gsi_insert_after (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
116   else
117     gsi_insert_before (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
118
119   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
120   if (stmts)
121     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
122
123   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
124   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
125   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop));
126   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop));
127 }
128
129 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
130
131 static void
132 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
133 {
134   gimple phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
135   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
136   struct loop *def_loop;
137   edge e;
138   edge_iterator ei;
139
140   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
141      that USE is defined.  */
142   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
143     {
144       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
145       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
146         break;
147     }
148
149   if (!e)
150     return;
151
152   phi = create_phi_node (use, exit);
153   create_new_def_for (gimple_phi_result (phi), phi,
154                       gimple_phi_result_ptr (phi));
155   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
156     add_phi_arg (phi, use, e);
157 }
158
159 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
160    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
161
162 static void
163 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
164 {
165   bitmap def;
166   unsigned index;
167   basic_block def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
168   bitmap_iterator bi;
169
170   if (is_gimple_reg (var))
171     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
172   else
173     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
174
175   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
176   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
177   compute_global_livein (livein, def);
178   BITMAP_FREE (def);
179
180   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
181     {
182       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
183     }
184 }
185
186 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
187    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
188    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
189
190 static void
191 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
192 {
193   unsigned i;
194   bitmap_iterator bi;
195
196   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
197     {
198       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
199     }
200 }
201
202 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
203
204 static bitmap
205 get_loops_exits (void)
206 {
207   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
208   basic_block bb;
209   edge e;
210   edge_iterator ei;
211
212   FOR_EACH_BB (bb)
213     {
214       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
215         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
216             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
217           {
218             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
219             break;
220           }
221     }
222
223   return exits;
224 }
225
226 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
227    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
228    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
229
230 static void
231 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
232                          bitmap need_phis)
233 {
234   unsigned ver;
235   basic_block def_bb;
236   struct loop *def_loop;
237
238   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
239     return;
240
241   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
242   if (!is_gimple_reg (use))
243     return;
244
245   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
246   def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
247   if (!def_bb)
248     return;
249   def_loop = def_bb->loop_father;
250
251   /* If the definition is not inside a loop, it is not interesting.  */
252   if (!loop_outer (def_loop))
253     return;
254
255   /* If the use is not outside of the loop it is defined in, it is not
256      interesting.  */
257   if (flow_bb_inside_loop_p (def_loop, bb))
258     return;
259
260   if (!use_blocks[ver])
261     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
262   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
263
264   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
265 }
266
267 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
268    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
269    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
270    NEED_PHIS.  */
271
272 static void
273 find_uses_to_rename_stmt (gimple stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
274 {
275   ssa_op_iter iter;
276   tree var;
277   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
278
279   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
280     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
281 }
282
283 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
284    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
285    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
286    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
287
288 static void
289 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
290 {
291   gimple_stmt_iterator bsi;
292   edge e;
293   edge_iterator ei;
294
295   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
296     for (bsi = gsi_start_phis (e->dest); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
297       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (gsi_stmt (bsi), e),
298                                use_blocks, need_phis);
299  
300   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
301     find_uses_to_rename_stmt (gsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
302 }
303      
304 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
305    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
306    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
307    scan only blocks in this set.  */
308
309 static void
310 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
311 {
312   basic_block bb;
313   unsigned index;
314   bitmap_iterator bi;
315
316   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
317     {
318       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
319         {
320           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
321         }
322     }
323   else
324     {
325       FOR_EACH_BB (bb)
326         {
327           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
328         }
329     }
330 }
331
332 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
333    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
334    defined in.
335
336    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
337
338    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
339       we do not need to care about the uses outside of the loop.
340    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
341       Without this, you need to distinguish the case when the variable
342       is used outside of the loop it is defined in, for example
343
344       for (i = 0; i < 100; i++)
345         {
346           for (j = 0; j < 100; j++)
347             {
348               k = i + j;
349               use1 (k);
350             }
351           use2 (k);
352         }
353
354       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
355       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
356       base 99 and step 1.
357       
358       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
359       the basic blocks in this set.
360
361       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
362       TODO_update_ssa* for documentation.  */
363
364 void
365 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
366 {
367   bitmap loop_exits;
368   bitmap *use_blocks;
369   unsigned i, old_num_ssa_names;
370   bitmap names_to_rename;
371
372   loops_state_set (LOOP_CLOSED_SSA);
373   if (number_of_loops () <= 1)
374     return;
375
376   loop_exits = get_loops_exits ();
377   names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
378
379   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
380      now.  */
381   update_ssa (update_flag);
382
383   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
384   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
385
386   /* Find the uses outside loops.  */
387   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
388
389   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
390      rewrite.  */
391   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
392
393   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
394     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
395   free (use_blocks);
396   BITMAP_FREE (loop_exits);
397   BITMAP_FREE (names_to_rename);
398
399   /* Fix up all the names found to be used outside their original
400      loops.  */
401   update_ssa (TODO_update_ssa);
402 }
403
404 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
405
406 static void
407 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
408 {
409   gimple def;
410   basic_block def_bb;
411   
412   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
413     return;
414
415   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
416   def_bb = gimple_bb (def);
417   gcc_assert (!def_bb
418               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
419 }
420
421 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
422
423 static void
424 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, gimple stmt)
425 {
426   ssa_op_iter iter;
427   tree var;
428
429   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
430     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
431 }
432
433 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
434
435 void
436 verify_loop_closed_ssa (void)
437 {
438   basic_block bb;
439   gimple_stmt_iterator bsi;
440   gimple phi;
441   edge e;
442   edge_iterator ei;
443
444   if (number_of_loops () <= 1)
445     return;
446
447   verify_ssa (false);
448
449   FOR_EACH_BB (bb)
450     {
451       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
452         {
453           phi = gsi_stmt (bsi);
454           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
455             check_loop_closed_ssa_use (e->src,
456                                        PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e));
457         }
458
459       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
460         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, gsi_stmt (bsi));
461     }
462 }
463
464 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
465    preserve the loop closed ssa form.  The newly created block is returned.  */
466
467 basic_block
468 split_loop_exit_edge (edge exit)
469 {
470   basic_block dest = exit->dest;
471   basic_block bb = split_edge (exit);
472   gimple phi, new_phi;
473   tree new_name, name;
474   use_operand_p op_p;
475   gimple_stmt_iterator psi;
476
477   for (psi = gsi_start_phis (dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
478     {
479       phi = gsi_stmt (psi);
480       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
481
482       name = USE_FROM_PTR (op_p);
483
484       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
485          to keep it inside loop.  */
486       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
487         continue;
488
489       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
490          of the SSA name out of the loop.  */
491       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
492       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
493       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
494       add_phi_arg (new_phi, name, exit);
495       SET_USE (op_p, new_name);
496     }
497
498   return bb;
499 }
500
501 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
502    variables incremented at the end of the LOOP.  */
503
504 basic_block
505 ip_end_pos (struct loop *loop)
506 {
507   return loop->latch;
508 }
509
510 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
511    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
512
513 basic_block
514 ip_normal_pos (struct loop *loop)
515 {
516   gimple last;
517   basic_block bb;
518   edge exit;
519
520   if (!single_pred_p (loop->latch))
521     return NULL;
522
523   bb = single_pred (loop->latch);
524   last = last_stmt (bb);
525   if (!last
526       || gimple_code (last) != GIMPLE_COND)
527     return NULL;
528
529   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
530   if (exit->dest == loop->latch)
531     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
532
533   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
534     return NULL;
535
536   return bb;
537 }
538
539 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
540    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
541    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
542    the increment should be inserted after *BSI.  */
543
544 void
545 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, gimple_stmt_iterator *bsi,
546                                 bool *insert_after)
547 {
548   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
549   gimple last = last_stmt (latch);
550
551   if (!bb
552       || (last && gimple_code (last) != GIMPLE_LABEL))
553     {
554       *bsi = gsi_last_bb (latch);
555       *insert_after = true;
556     }
557   else
558     {
559       *bsi = gsi_last_bb (bb);
560       *insert_after = false;
561     }
562 }
563
564 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
565    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
566
567 static void
568 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
569 {
570   unsigned i;
571
572   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
573     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
574
575   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
576     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
577
578   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
579     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
580 }
581
582
583 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
584    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
585    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
586    are handled.
587
588    Notice that we do not completely update the SSA web after
589    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
590    after the loop has been duplicated.  */
591
592 bool
593 gimple_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
594                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
595                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
596                                     int flags)
597 {
598   unsigned first_new_block;
599
600   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
601     return false;
602   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
603     return false;
604
605 #ifdef ENABLE_CHECKING
606   if (loops_state_satisfies_p (LOOP_CLOSED_SSA))
607     verify_loop_closed_ssa ();
608 #endif
609
610   first_new_block = last_basic_block;
611   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
612                                       orig, to_remove, flags))
613     return false;
614
615   /* Readd the removed phi args for e.  */
616   flush_pending_stmts (e);
617
618   /* Copy the phi node arguments.  */
619   copy_phi_node_args (first_new_block);
620
621   scev_reset ();
622
623   return true;
624 }
625
626 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
627    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
628
629 bool
630 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
631                    struct tree_niter_desc *niter)
632 {
633   edge exit;
634
635   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
636      for that we are able to determine number of iterations.  We also
637      want to split the extra iterations of the loop from its end,
638      therefore we require that the loop has precisely one
639      exit.  */
640
641   exit = single_dom_exit (loop);
642   if (!exit)
643     return false;
644
645   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
646       || niter->cmp == ERROR_MARK
647       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
648          the abnormal ssa names into these expressions, hence
649          emitting the computations based on them during loop
650          unrolling might create overlapping life ranges for
651          them, and failures in out-of-ssa.  */
652       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
653       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
654       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
655       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
656     return false;
657
658   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
659   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
660     return false;
661
662   /* The final loop should be small enough.  */
663   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
664       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
665     return false;
666
667   return true;
668 }
669
670 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
671    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
672    condition that must be true if the main loop can be entered.
673    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
674    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
675
676 static void
677 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
678                            unsigned factor, tree *enter_cond,
679                            tree *exit_base, tree *exit_step,
680                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
681 {
682   gimple_seq stmts;
683   tree base = desc->control.base;
684   tree step = desc->control.step;
685   tree bound = desc->bound;
686   tree type = TREE_TYPE (step);
687   tree bigstep, delta;
688   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
689   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
690   enum tree_code cmp = desc->cmp;
691   tree cond = boolean_true_node, assum;
692
693   /* For pointers, do the arithmetics in the type of step (sizetype).  */
694   base = fold_convert (type, base);
695   bound = fold_convert (type, bound);
696
697   *enter_cond = boolean_false_node;
698   *exit_base = NULL_TREE;
699   *exit_step = NULL_TREE;
700   *exit_cmp = ERROR_MARK;
701   *exit_bound = NULL_TREE;
702   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
703
704   /* We only need to be correct when we answer question
705      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
706      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
707      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
708   if (cmp == NE_EXPR)
709     {
710       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
711         cmp = GT_EXPR;
712       else
713         cmp = LT_EXPR;
714     }
715   else if (cmp == LT_EXPR)
716     {
717       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
718     }
719   else if (cmp == GT_EXPR)
720     {
721       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
722     }
723   else
724     gcc_unreachable ();
725
726   /* The main body of the loop may be entered iff:
727
728      1) desc->may_be_zero is false.
729      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
730         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
731      3) # of iterations is at least FACTOR  */
732
733   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
734     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
735                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
736                         cond);
737
738   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
739                          build_int_cst_type (type, factor));
740   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
741   if (cmp == LT_EXPR)
742     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
743                          bound,
744                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
745   else
746     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
747                          bound,
748                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
749   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
750
751   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
752   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
753   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
754
755   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
756   if (stmts)
757     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
758   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
759      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
760      operand.  */
761   if (!is_gimple_condexpr (cond))
762     {
763       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
764       if (stmts)
765         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
766     }
767   *enter_cond = cond;
768
769   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
770   if (stmts)
771     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
772   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
773   if (stmts)
774     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
775
776   *exit_base = base;
777   *exit_step = bigstep;
778   *exit_cmp = cmp;
779   *exit_bound = bound;
780 }
781
782 /* Scales the frequencies of all basic blocks in LOOP that are strictly
783    dominated by BB by NUM/DEN.  */
784
785 static void
786 scale_dominated_blocks_in_loop (struct loop *loop, basic_block bb,
787                                 int num, int den)
788 {
789   basic_block son;
790
791   if (den == 0)
792     return;
793
794   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
795        son;
796        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
797     {
798       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
799         continue;
800       scale_bbs_frequencies_int (&son, 1, num, den);
801       scale_dominated_blocks_in_loop (loop, son, num, den);
802     }
803 }
804
805 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
806    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
807
808    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
809    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
810    
811    while (1)
812      {
813        x = phi (init, next);
814
815        pre;
816        if (st)
817          break;
818        post;
819      }
820
821    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
822    avoiding the need to create a new iv):
823    
824    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
825      goto rest;
826
827    do
828      {
829        x = phi (init, next);
830
831        pre;
832        post;
833        pre;
834        post;
835        ...
836        pre;
837        post;
838        N -= FACTOR;
839        
840      } while (N >= FACTOR);
841
842    rest:
843      init' = phi (init, x);
844
845    while (1)
846      {
847        x = phi (init', next);
848
849        pre;
850        if (st)
851          break;
852        post;
853      }
854  
855    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
856    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
857    TRANSFORM.  */
858
859 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
860 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
861
862 void
863 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
864                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
865                                 transform_callback transform,
866                                 void *data)
867 {
868   gimple exit_if;
869   tree ctr_before, ctr_after;
870   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
871   enum tree_code exit_cmp;
872   gimple phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest;
873   gimple_stmt_iterator psi_old_loop, psi_new_loop;
874   tree init, next, new_init, var;
875   struct loop *new_loop;
876   basic_block rest, exit_bb;
877   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
878   edge new_nonexit, e;
879   gimple_stmt_iterator bsi;
880   use_operand_p op;
881   bool ok;
882   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
883   unsigned new_est_niter, i, prob;
884   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
885   sbitmap wont_exit;
886   VEC (edge, heap) *to_remove = NULL;
887
888   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
889   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
890                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
891                              &exit_cmp, &exit_bound);
892
893   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
894   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
895     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
896   else
897     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
898
899   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
900      to correct.
901
902      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
903      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
904      executed the same number of times as the original loop, and with the same
905      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
906      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
907      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
908      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
909      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
910      by appropriate factors).  */
911   scale_unrolled = prob_entry;
912   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
913
914   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
915                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
916   gcc_assert (new_loop != NULL);
917   update_ssa (TODO_update_ssa);
918
919   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
920   new_est_niter = est_niter / factor;
921
922   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
923      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
924      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
925      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
926      most as many times as before unrolling).  */
927   if (new_est_niter < 5)
928     {
929       if (est_niter < 5)
930         new_est_niter = est_niter;
931       else
932         new_est_niter = 5;
933     }
934
935   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  Move the loop exit to the
936      loop latch (and make its condition dummy, for the moment).  */
937   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
938   precond_edge = single_pred_edge (rest);
939   split_edge (loop_latch_edge (loop));
940   exit_bb = single_pred (loop->latch);
941
942   /* Since the exit edge will be removed, the frequency of all the blocks
943      in the loop that are dominated by it must be scaled by
944      1 / (1 - exit->probability).  */
945   scale_dominated_blocks_in_loop (loop, exit->src,
946                                   REG_BR_PROB_BASE,
947                                   REG_BR_PROB_BASE - exit->probability);
948
949   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
950   exit_if = gimple_build_cond (EQ_EXPR, integer_zero_node,
951                                integer_zero_node,
952                                NULL_TREE, NULL_TREE);
953
954   gsi_insert_after (&bsi, exit_if, GSI_NEW_STMT);
955   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
956   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
957
958   /* Set the probability of new exit to the same of the old one.  Fix
959      the frequency of the latch block, by scaling it back by
960      1 - exit->probability.  */
961   new_exit->count = exit->count;
962   new_exit->probability = exit->probability;
963   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
964   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - exit->probability;
965   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
966   new_nonexit->count -= exit->count;
967   if (new_nonexit->count < 0)
968     new_nonexit->count = 0;
969   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
970                              REG_BR_PROB_BASE);
971
972   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
973   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
974   old_latch = loop_latch_edge (loop);
975   for (psi_old_loop = gsi_start_phis (loop->header),
976        psi_new_loop = gsi_start_phis (new_loop->header);
977        !gsi_end_p (psi_old_loop);
978        gsi_next (&psi_old_loop), gsi_next (&psi_new_loop))
979     {
980       phi_old_loop = gsi_stmt (psi_old_loop);
981       phi_new_loop = gsi_stmt (psi_new_loop);
982
983       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
984       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
985       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
986       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
987
988       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
989          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
990          losing debug info for real ops.  */
991       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME)
992         var = SSA_NAME_VAR (next);
993       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME)
994         var = SSA_NAME_VAR (init);
995       else
996         {
997           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
998           add_referenced_var (var);
999         }
1000
1001       new_init = make_ssa_name (var, NULL);
1002       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
1003       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
1004
1005       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge);
1006       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit);
1007       SET_USE (op, new_init);
1008     }
1009
1010   remove_path (exit);
1011
1012   /* Transform the loop.  */
1013   if (transform)
1014     (*transform) (loop, data);
1015
1016   /* Unroll the loop and remove the exits in all iterations except for the
1017      last one.  */
1018   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
1019   sbitmap_ones (wont_exit);
1020   RESET_BIT (wont_exit, factor - 1);
1021
1022   ok = gimple_duplicate_loop_to_header_edge
1023           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
1024            wont_exit, new_exit, &to_remove, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
1025   free (wont_exit);
1026   gcc_assert (ok);
1027
1028   for (i = 0; VEC_iterate (edge, to_remove, i, e); i++)
1029     {
1030       ok = remove_path (e);
1031       gcc_assert (ok);
1032     }
1033   VEC_free (edge, heap, to_remove);
1034   update_ssa (TODO_update_ssa);
1035
1036   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
1037      number of iterations, and change the probability of the new
1038      exit edge.  */
1039   freq_h = loop->header->frequency;
1040   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
1041   if (freq_h != 0)
1042     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
1043
1044   exit_bb = single_pred (loop->latch);
1045   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
1046   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
1047   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
1048
1049   rest->count += new_exit->count;
1050   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
1051
1052   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
1053   prob = new_nonexit->probability;
1054   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
1055   new_nonexit->count = exit_bb->count - new_exit->count;
1056   if (new_nonexit->count < 0)
1057     new_nonexit->count = 0;
1058   if (prob > 0)
1059     scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
1060                                prob);
1061
1062   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
1063      exit instruction.  */
1064   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
1065   exit_if = gsi_stmt (bsi);
1066   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
1067              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
1068   gimple_cond_set_code (exit_if, exit_cmp);
1069   gimple_cond_set_lhs (exit_if, ctr_after);
1070   gimple_cond_set_rhs (exit_if, exit_bound);
1071   update_stmt (exit_if);
1072
1073 #ifdef ENABLE_CHECKING
1074   verify_flow_info ();
1075   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1076   verify_loop_structure ();
1077   verify_loop_closed_ssa ();
1078 #endif
1079 }
1080
1081 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1082    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1083    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1084
1085 void
1086 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1087                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1088 {
1089   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1090                                   NULL, NULL);
1091 }