OSDN Git Service

In gcc/objc/:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-manip.c
1 /* High-level loop manipulation functions.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "basic-block.h"
28 #include "output.h"
29 #include "tree-flow.h"
30 #include "tree-dump.h"
31 #include "timevar.h"
32 #include "cfgloop.h"
33 #include "tree-pass.h"
34 #include "cfglayout.h"
35 #include "tree-scalar-evolution.h"
36 #include "params.h"
37 #include "tree-inline.h"
38 #include "langhooks.h"
39
40 /* Creates an induction variable with value BASE + STEP * iteration in LOOP.
41    It is expected that neither BASE nor STEP are shared with other expressions
42    (unless the sharing rules allow this).  Use VAR as a base var_decl for it
43    (if NULL, a new temporary will be created).  The increment will occur at
44    INCR_POS (after it if AFTER is true, before it otherwise).  INCR_POS and
45    AFTER can be computed using standard_iv_increment_position.  The ssa versions
46    of the variable before and after increment will be stored in VAR_BEFORE and
47    VAR_AFTER (unless they are NULL).  */
48
49 void
50 create_iv (tree base, tree step, tree var, struct loop *loop,
51            gimple_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
52            tree *var_before, tree *var_after)
53 {
54   gimple stmt;
55   tree initial, step1;
56   gimple_seq 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);
68   if (var_before)
69     *var_before = vb;
70   va = make_ssa_name (var, NULL);
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   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
100     {
101       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
102         mark_addressable (TREE_OPERAND (base, 0));
103       step = fold_convert (sizetype, step);
104       if (incr_op == MINUS_EXPR)
105         step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, sizetype, step);
106       incr_op = POINTER_PLUS_EXPR;
107     }
108   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
109      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
110   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, NULL_TREE);
111   if (stmts)
112     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
113
114   stmt = gimple_build_assign_with_ops (incr_op, va, vb, step);
115   if (after)
116     gsi_insert_after (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
117   else
118     gsi_insert_before (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
119
120   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
121   if (stmts)
122     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
123
124   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
125   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
126   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop), UNKNOWN_LOCATION);
127   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop), UNKNOWN_LOCATION);
128 }
129
130 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
131
132 static void
133 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
134 {
135   gimple phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
136   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
137   struct loop *def_loop;
138   edge e;
139   edge_iterator ei;
140
141   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
142      that USE is defined.  */
143   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
144     {
145       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
146       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
147         break;
148     }
149
150   if (!e)
151     return;
152
153   phi = create_phi_node (use, exit);
154   create_new_def_for (gimple_phi_result (phi), phi,
155                       gimple_phi_result_ptr (phi));
156   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
157     add_phi_arg (phi, use, e, UNKNOWN_LOCATION);
158 }
159
160 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
161    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
162
163 static void
164 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
165 {
166   bitmap def;
167   unsigned index;
168   basic_block def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
169   bitmap_iterator bi;
170
171   if (is_gimple_reg (var))
172     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
173   else
174     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
175
176   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
177   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
178   compute_global_livein (livein, def);
179   BITMAP_FREE (def);
180
181   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
182     {
183       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
184     }
185 }
186
187 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
188    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
189    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
190
191 static void
192 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
193 {
194   unsigned i;
195   bitmap_iterator bi;
196
197   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
198     {
199       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
200     }
201 }
202
203 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
204
205 static bitmap
206 get_loops_exits (void)
207 {
208   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
209   basic_block bb;
210   edge e;
211   edge_iterator ei;
212
213   FOR_EACH_BB (bb)
214     {
215       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
216         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
217             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
218           {
219             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
220             break;
221           }
222     }
223
224   return exits;
225 }
226
227 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
228    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
229    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
230
231 static void
232 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
233                          bitmap need_phis)
234 {
235   unsigned ver;
236   basic_block def_bb;
237   struct loop *def_loop;
238
239   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
240     return;
241
242   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
243   if (!is_gimple_reg (use))
244     return;
245
246   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
247   def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
248   if (!def_bb)
249     return;
250   def_loop = def_bb->loop_father;
251
252   /* If the definition is not inside a loop, it is not interesting.  */
253   if (!loop_outer (def_loop))
254     return;
255
256   /* If the use is not outside of the loop it is defined in, it is not
257      interesting.  */
258   if (flow_bb_inside_loop_p (def_loop, bb))
259     return;
260
261   if (!use_blocks[ver])
262     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
263   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
264
265   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
266 }
267
268 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
269    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
270    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
271    NEED_PHIS.  */
272
273 static void
274 find_uses_to_rename_stmt (gimple stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
275 {
276   ssa_op_iter iter;
277   tree var;
278   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
279
280   if (is_gimple_debug (stmt))
281     return;
282
283   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
284     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
285 }
286
287 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
288    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
289    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
290    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
291
292 static void
293 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
294 {
295   gimple_stmt_iterator bsi;
296   edge e;
297   edge_iterator ei;
298
299   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
300     for (bsi = gsi_start_phis (e->dest); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
301       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (gsi_stmt (bsi), e),
302                                use_blocks, need_phis);
303
304   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
305     find_uses_to_rename_stmt (gsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
306 }
307
308 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
309    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
310    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
311    scan only blocks in this set.  */
312
313 static void
314 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
315 {
316   basic_block bb;
317   unsigned index;
318   bitmap_iterator bi;
319
320   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
321     {
322       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
323         {
324           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
325         }
326     }
327   else
328     {
329       FOR_EACH_BB (bb)
330         {
331           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
332         }
333     }
334 }
335
336 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
337    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
338    defined in.
339
340    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
341
342    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
343       we do not need to care about the uses outside of the loop.
344    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
345       Without this, you need to distinguish the case when the variable
346       is used outside of the loop it is defined in, for example
347
348       for (i = 0; i < 100; i++)
349         {
350           for (j = 0; j < 100; j++)
351             {
352               k = i + j;
353               use1 (k);
354             }
355           use2 (k);
356         }
357
358       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
359       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
360       base 99 and step 1.
361
362       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
363       the basic blocks in this set.
364
365       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
366       TODO_update_ssa* for documentation.  */
367
368 void
369 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
370 {
371   bitmap loop_exits;
372   bitmap *use_blocks;
373   unsigned i, old_num_ssa_names;
374   bitmap names_to_rename;
375
376   loops_state_set (LOOP_CLOSED_SSA);
377   if (number_of_loops () <= 1)
378     return;
379
380   loop_exits = get_loops_exits ();
381   names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
382
383   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
384      now.  */
385   update_ssa (update_flag);
386
387   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
388   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
389
390   /* Find the uses outside loops.  */
391   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
392
393   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
394      rewrite.  */
395   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
396
397   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
398     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
399   free (use_blocks);
400   BITMAP_FREE (loop_exits);
401   BITMAP_FREE (names_to_rename);
402
403   /* Fix up all the names found to be used outside their original
404      loops.  */
405   update_ssa (TODO_update_ssa);
406 }
407
408 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
409
410 static void
411 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
412 {
413   gimple def;
414   basic_block def_bb;
415
416   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
417     return;
418
419   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
420   def_bb = gimple_bb (def);
421   gcc_assert (!def_bb
422               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
423 }
424
425 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
426
427 static void
428 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, gimple stmt)
429 {
430   ssa_op_iter iter;
431   tree var;
432
433   if (is_gimple_debug (stmt))
434     return;
435
436   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
437     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
438 }
439
440 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.
441    Call verify_ssa when VERIFY_SSA_P is true.  */
442
443 DEBUG_FUNCTION void
444 verify_loop_closed_ssa (bool verify_ssa_p)
445 {
446   basic_block bb;
447   gimple_stmt_iterator bsi;
448   gimple phi;
449   edge e;
450   edge_iterator ei;
451
452   if (number_of_loops () <= 1)
453     return;
454
455   if (verify_ssa_p)
456     verify_ssa (false);
457
458   timevar_push (TV_VERIFY_LOOP_CLOSED);
459
460   FOR_EACH_BB (bb)
461     {
462       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
463         {
464           phi = gsi_stmt (bsi);
465           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
466             check_loop_closed_ssa_use (e->src,
467                                        PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e));
468         }
469
470       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
471         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, gsi_stmt (bsi));
472     }
473
474   timevar_pop (TV_VERIFY_LOOP_CLOSED);
475 }
476
477 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
478    preserve the loop closed ssa form.  The newly created block is returned.  */
479
480 basic_block
481 split_loop_exit_edge (edge exit)
482 {
483   basic_block dest = exit->dest;
484   basic_block bb = split_edge (exit);
485   gimple phi, new_phi;
486   tree new_name, name;
487   use_operand_p op_p;
488   gimple_stmt_iterator psi;
489   source_location locus;
490
491   for (psi = gsi_start_phis (dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
492     {
493       phi = gsi_stmt (psi);
494       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
495       locus = gimple_phi_arg_location_from_edge (phi, single_succ_edge (bb));
496
497       name = USE_FROM_PTR (op_p);
498
499       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
500          to keep it inside loop.  */
501       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
502         continue;
503
504       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
505          of the SSA name out of the loop.  */
506       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
507       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
508       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
509       add_phi_arg (new_phi, name, exit, locus);
510       SET_USE (op_p, new_name);
511     }
512
513   return bb;
514 }
515
516 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
517    variables incremented at the end of the LOOP.  */
518
519 basic_block
520 ip_end_pos (struct loop *loop)
521 {
522   return loop->latch;
523 }
524
525 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
526    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
527
528 basic_block
529 ip_normal_pos (struct loop *loop)
530 {
531   gimple last;
532   basic_block bb;
533   edge exit;
534
535   if (!single_pred_p (loop->latch))
536     return NULL;
537
538   bb = single_pred (loop->latch);
539   last = last_stmt (bb);
540   if (!last
541       || gimple_code (last) != GIMPLE_COND)
542     return NULL;
543
544   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
545   if (exit->dest == loop->latch)
546     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
547
548   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
549     return NULL;
550
551   return bb;
552 }
553
554 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
555    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
556    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
557    the increment should be inserted after *BSI.  */
558
559 void
560 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, gimple_stmt_iterator *bsi,
561                                 bool *insert_after)
562 {
563   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
564   gimple last = last_stmt (latch);
565
566   if (!bb
567       || (last && gimple_code (last) != GIMPLE_LABEL))
568     {
569       *bsi = gsi_last_bb (latch);
570       *insert_after = true;
571     }
572   else
573     {
574       *bsi = gsi_last_bb (bb);
575       *insert_after = false;
576     }
577 }
578
579 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
580    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
581
582 static void
583 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
584 {
585   unsigned i;
586
587   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
588     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
589
590   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
591     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
592
593   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
594     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
595 }
596
597
598 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
599    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
600    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
601    are handled.
602
603    Notice that we do not completely update the SSA web after
604    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
605    after the loop has been duplicated.  */
606
607 bool
608 gimple_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
609                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
610                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
611                                     int flags)
612 {
613   unsigned first_new_block;
614
615   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
616     return false;
617   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
618     return false;
619
620 #ifdef ENABLE_CHECKING
621   if (loops_state_satisfies_p (LOOP_CLOSED_SSA))
622     verify_loop_closed_ssa (true);
623 #endif
624
625   first_new_block = last_basic_block;
626   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
627                                       orig, to_remove, flags))
628     return false;
629
630   /* Readd the removed phi args for e.  */
631   flush_pending_stmts (e);
632
633   /* Copy the phi node arguments.  */
634   copy_phi_node_args (first_new_block);
635
636   scev_reset ();
637
638   return true;
639 }
640
641 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
642    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
643
644 bool
645 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
646                    struct tree_niter_desc *niter)
647 {
648   edge exit;
649
650   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
651      for that we are able to determine number of iterations.  We also
652      want to split the extra iterations of the loop from its end,
653      therefore we require that the loop has precisely one
654      exit.  */
655
656   exit = single_dom_exit (loop);
657   if (!exit)
658     return false;
659
660   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
661       || niter->cmp == ERROR_MARK
662       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
663          the abnormal ssa names into these expressions, hence
664          emitting the computations based on them during loop
665          unrolling might create overlapping life ranges for
666          them, and failures in out-of-ssa.  */
667       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
668       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
669       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
670       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
671     return false;
672
673   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
674   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
675     return false;
676
677   /* The final loop should be small enough.  */
678   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
679       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
680     return false;
681
682   return true;
683 }
684
685 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
686    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
687    condition that must be true if the main loop can be entered.
688    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
689    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
690
691 static void
692 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
693                            unsigned factor, tree *enter_cond,
694                            tree *exit_base, tree *exit_step,
695                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
696 {
697   gimple_seq stmts;
698   tree base = desc->control.base;
699   tree step = desc->control.step;
700   tree bound = desc->bound;
701   tree type = TREE_TYPE (step);
702   tree bigstep, delta;
703   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
704   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
705   enum tree_code cmp = desc->cmp;
706   tree cond = boolean_true_node, assum;
707
708   /* For pointers, do the arithmetics in the type of step (sizetype).  */
709   base = fold_convert (type, base);
710   bound = fold_convert (type, bound);
711
712   *enter_cond = boolean_false_node;
713   *exit_base = NULL_TREE;
714   *exit_step = NULL_TREE;
715   *exit_cmp = ERROR_MARK;
716   *exit_bound = NULL_TREE;
717   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
718
719   /* We only need to be correct when we answer question
720      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
721      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
722      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
723   if (cmp == NE_EXPR)
724     {
725       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
726         cmp = GT_EXPR;
727       else
728         cmp = LT_EXPR;
729     }
730   else if (cmp == LT_EXPR)
731     {
732       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
733     }
734   else if (cmp == GT_EXPR)
735     {
736       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
737     }
738   else
739     gcc_unreachable ();
740
741   /* The main body of the loop may be entered iff:
742
743      1) desc->may_be_zero is false.
744      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
745         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
746      3) # of iterations is at least FACTOR  */
747
748   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
749     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
750                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
751                         cond);
752
753   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
754                          build_int_cst_type (type, factor));
755   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
756   if (cmp == LT_EXPR)
757     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
758                          bound,
759                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
760   else
761     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
762                          bound,
763                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
764   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
765
766   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
767   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
768   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
769
770   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
771   if (stmts)
772     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
773   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
774      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
775      operand.  */
776   if (!is_gimple_condexpr (cond))
777     {
778       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
779       if (stmts)
780         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
781     }
782   *enter_cond = cond;
783
784   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
785   if (stmts)
786     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
787   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
788   if (stmts)
789     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
790
791   *exit_base = base;
792   *exit_step = bigstep;
793   *exit_cmp = cmp;
794   *exit_bound = bound;
795 }
796
797 /* Scales the frequencies of all basic blocks in LOOP that are strictly
798    dominated by BB by NUM/DEN.  */
799
800 static void
801 scale_dominated_blocks_in_loop (struct loop *loop, basic_block bb,
802                                 int num, int den)
803 {
804   basic_block son;
805
806   if (den == 0)
807     return;
808
809   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
810        son;
811        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
812     {
813       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
814         continue;
815       scale_bbs_frequencies_int (&son, 1, num, den);
816       scale_dominated_blocks_in_loop (loop, son, num, den);
817     }
818 }
819
820 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
821    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
822
823    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
824    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
825
826    while (1)
827      {
828        x = phi (init, next);
829
830        pre;
831        if (st)
832          break;
833        post;
834      }
835
836    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
837    avoiding the need to create a new iv):
838
839    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
840      goto rest;
841
842    do
843      {
844        x = phi (init, next);
845
846        pre;
847        post;
848        pre;
849        post;
850        ...
851        pre;
852        post;
853        N -= FACTOR;
854
855      } while (N >= FACTOR);
856
857    rest:
858      init' = phi (init, x);
859
860    while (1)
861      {
862        x = phi (init', next);
863
864        pre;
865        if (st)
866          break;
867        post;
868      }
869
870    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
871    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
872    TRANSFORM.  */
873
874 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
875 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
876
877 void
878 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
879                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
880                                 transform_callback transform,
881                                 void *data)
882 {
883   gimple exit_if;
884   tree ctr_before, ctr_after;
885   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
886   enum tree_code exit_cmp;
887   gimple phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest;
888   gimple_stmt_iterator psi_old_loop, psi_new_loop;
889   tree init, next, new_init, var;
890   struct loop *new_loop;
891   basic_block rest, exit_bb;
892   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
893   edge new_nonexit, e;
894   gimple_stmt_iterator bsi;
895   use_operand_p op;
896   bool ok;
897   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
898   unsigned new_est_niter, i, prob;
899   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
900   sbitmap wont_exit;
901   VEC (edge, heap) *to_remove = NULL;
902
903   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
904   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
905                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
906                              &exit_cmp, &exit_bound);
907
908   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
909   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
910     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
911   else
912     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
913
914   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
915      to correct.
916
917      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
918      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
919      executed the same number of times as the original loop, and with the same
920      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
921      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
922      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
923      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
924      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
925      by appropriate factors).  */
926   scale_unrolled = prob_entry;
927   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
928
929   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
930                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
931   gcc_assert (new_loop != NULL);
932   update_ssa (TODO_update_ssa);
933
934   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
935   new_est_niter = est_niter / factor;
936
937   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
938      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
939      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
940      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
941      most as many times as before unrolling).  */
942   if (new_est_niter < 5)
943     {
944       if (est_niter < 5)
945         new_est_niter = est_niter;
946       else
947         new_est_niter = 5;
948     }
949
950   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  Move the loop exit to the
951      loop latch (and make its condition dummy, for the moment).  */
952   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
953   precond_edge = single_pred_edge (rest);
954   split_edge (loop_latch_edge (loop));
955   exit_bb = single_pred (loop->latch);
956
957   /* Since the exit edge will be removed, the frequency of all the blocks
958      in the loop that are dominated by it must be scaled by
959      1 / (1 - exit->probability).  */
960   scale_dominated_blocks_in_loop (loop, exit->src,
961                                   REG_BR_PROB_BASE,
962                                   REG_BR_PROB_BASE - exit->probability);
963
964   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
965   exit_if = gimple_build_cond (EQ_EXPR, integer_zero_node,
966                                integer_zero_node,
967                                NULL_TREE, NULL_TREE);
968
969   gsi_insert_after (&bsi, exit_if, GSI_NEW_STMT);
970   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
971   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
972
973   /* Set the probability of new exit to the same of the old one.  Fix
974      the frequency of the latch block, by scaling it back by
975      1 - exit->probability.  */
976   new_exit->count = exit->count;
977   new_exit->probability = exit->probability;
978   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
979   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - exit->probability;
980   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
981   new_nonexit->count -= exit->count;
982   if (new_nonexit->count < 0)
983     new_nonexit->count = 0;
984   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
985                              REG_BR_PROB_BASE);
986
987   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
988   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
989   old_latch = loop_latch_edge (loop);
990   for (psi_old_loop = gsi_start_phis (loop->header),
991        psi_new_loop = gsi_start_phis (new_loop->header);
992        !gsi_end_p (psi_old_loop);
993        gsi_next (&psi_old_loop), gsi_next (&psi_new_loop))
994     {
995       phi_old_loop = gsi_stmt (psi_old_loop);
996       phi_new_loop = gsi_stmt (psi_new_loop);
997
998       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
999       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
1000       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
1001       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
1002
1003       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
1004          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
1005          losing debug info for real ops.  */
1006       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME
1007           && useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (next),
1008                                         TREE_TYPE (init)))
1009         var = SSA_NAME_VAR (next);
1010       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME
1011                && useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (init),
1012                                              TREE_TYPE (next)))
1013         var = SSA_NAME_VAR (init);
1014       else if (useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (next), TREE_TYPE (init)))
1015         {
1016           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (next), "unrinittmp");
1017           add_referenced_var (var);
1018         }
1019       else
1020         {
1021           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
1022           add_referenced_var (var);
1023         }
1024
1025       new_init = make_ssa_name (var, NULL);
1026       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
1027       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
1028
1029       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge, UNKNOWN_LOCATION);
1030       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit, UNKNOWN_LOCATION);
1031       SET_USE (op, new_init);
1032     }
1033
1034   remove_path (exit);
1035
1036   /* Transform the loop.  */
1037   if (transform)
1038     (*transform) (loop, data);
1039
1040   /* Unroll the loop and remove the exits in all iterations except for the
1041      last one.  */
1042   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
1043   sbitmap_ones (wont_exit);
1044   RESET_BIT (wont_exit, factor - 1);
1045
1046   ok = gimple_duplicate_loop_to_header_edge
1047           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
1048            wont_exit, new_exit, &to_remove, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
1049   free (wont_exit);
1050   gcc_assert (ok);
1051
1052   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, to_remove, i, e)
1053     {
1054       ok = remove_path (e);
1055       gcc_assert (ok);
1056     }
1057   VEC_free (edge, heap, to_remove);
1058   update_ssa (TODO_update_ssa);
1059
1060   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
1061      number of iterations, and change the probability of the new
1062      exit edge.  */
1063   freq_h = loop->header->frequency;
1064   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
1065   if (freq_h != 0)
1066     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
1067
1068   exit_bb = single_pred (loop->latch);
1069   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
1070   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
1071   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
1072
1073   rest->count += new_exit->count;
1074   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
1075
1076   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
1077   prob = new_nonexit->probability;
1078   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
1079   new_nonexit->count = exit_bb->count - new_exit->count;
1080   if (new_nonexit->count < 0)
1081     new_nonexit->count = 0;
1082   if (prob > 0)
1083     scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
1084                                prob);
1085
1086   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
1087      exit instruction.  */
1088   bsi = gsi_last_nondebug_bb (exit_bb);
1089   exit_if = gsi_stmt (bsi);
1090   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
1091              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
1092   gimple_cond_set_code (exit_if, exit_cmp);
1093   gimple_cond_set_lhs (exit_if, ctr_after);
1094   gimple_cond_set_rhs (exit_if, exit_bound);
1095   update_stmt (exit_if);
1096
1097 #ifdef ENABLE_CHECKING
1098   verify_flow_info ();
1099   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1100   verify_loop_structure ();
1101   verify_loop_closed_ssa (true);
1102 #endif
1103 }
1104
1105 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1106    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1107    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1108
1109 void
1110 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1111                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1112 {
1113   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1114                                   NULL, NULL);
1115 }
1116
1117 /* Rewrite the phi node at position PSI in function of the main
1118    induction variable MAIN_IV and insert the generated code at GSI.  */
1119
1120 static void
1121 rewrite_phi_with_iv (loop_p loop,
1122                      gimple_stmt_iterator *psi,
1123                      gimple_stmt_iterator *gsi,
1124                      tree main_iv)
1125 {
1126   affine_iv iv;
1127   gimple stmt, phi = gsi_stmt (*psi);
1128   tree atype, mtype, val, res = PHI_RESULT (phi);
1129
1130   if (!is_gimple_reg (res) || res == main_iv)
1131     {
1132       gsi_next (psi);
1133       return;
1134     }
1135
1136   if (!simple_iv (loop, loop, res, &iv, true))
1137     {
1138       gsi_next (psi);
1139       return;
1140     }
1141
1142   remove_phi_node (psi, false);
1143
1144   atype = TREE_TYPE (res);
1145   mtype = POINTER_TYPE_P (atype) ? sizetype : atype;
1146   val = fold_build2 (MULT_EXPR, mtype, unshare_expr (iv.step),
1147                      fold_convert (mtype, main_iv));
1148   val = fold_build2 (POINTER_TYPE_P (atype)
1149                      ? POINTER_PLUS_EXPR : PLUS_EXPR,
1150                      atype, unshare_expr (iv.base), val);
1151   val = force_gimple_operand_gsi (gsi, val, false, NULL_TREE, true,
1152                                   GSI_SAME_STMT);
1153   stmt = gimple_build_assign (res, val);
1154   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1155   SSA_NAME_DEF_STMT (res) = stmt;
1156 }
1157
1158 /* Rewrite all the phi nodes of LOOP in function of the main induction
1159    variable MAIN_IV.  */
1160
1161 static void
1162 rewrite_all_phi_nodes_with_iv (loop_p loop, tree main_iv)
1163 {
1164   unsigned i;
1165   basic_block *bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1166   gimple_stmt_iterator psi;
1167
1168   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1169     {
1170       basic_block bb = bbs[i];
1171       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb);
1172
1173       if (bb->loop_father != loop)
1174         continue;
1175
1176       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); )
1177         rewrite_phi_with_iv (loop, &psi, &gsi, main_iv);
1178     }
1179
1180   free (bbs);
1181 }
1182
1183 /* Bases all the induction variables in LOOP on a single induction
1184    variable (unsigned with base 0 and step 1), whose final value is
1185    compared with *NIT.  When the IV type precision has to be larger
1186    than *NIT type precision, *NIT is converted to the larger type, the
1187    conversion code is inserted before the loop, and *NIT is updated to
1188    the new definition.  When BUMP_IN_LATCH is true, the induction
1189    variable is incremented in the loop latch, otherwise it is
1190    incremented in the loop header.  Return the induction variable that
1191    was created.  */
1192
1193 tree
1194 canonicalize_loop_ivs (struct loop *loop, tree *nit, bool bump_in_latch)
1195 {
1196   unsigned precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (*nit));
1197   unsigned original_precision = precision;
1198   tree type, var_before;
1199   gimple_stmt_iterator gsi, psi;
1200   gimple stmt;
1201   edge exit = single_dom_exit (loop);
1202   gimple_seq stmts;
1203
1204   for (psi = gsi_start_phis (loop->header);
1205        !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1206     {
1207       gimple phi = gsi_stmt (psi);
1208       tree res = PHI_RESULT (phi);
1209
1210       if (is_gimple_reg (res) && TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (res)) > precision)
1211         precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (res));
1212     }
1213
1214   type = lang_hooks.types.type_for_size (precision, 1);
1215
1216   if (original_precision != precision)
1217     {
1218       *nit = fold_convert (type, *nit);
1219       *nit = force_gimple_operand (*nit, &stmts, true, NULL_TREE);
1220       if (stmts)
1221         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
1222     }
1223
1224   gsi = gsi_last_nondebug_bb (bump_in_latch ? loop->latch : loop->header);
1225   create_iv (build_int_cst_type (type, 0), build_int_cst (type, 1), NULL_TREE,
1226              loop, &gsi, bump_in_latch, &var_before, NULL);
1227
1228   rewrite_all_phi_nodes_with_iv (loop, var_before);
1229
1230   stmt = last_stmt (exit->src);
1231   /* Make the loop exit if the control condition is not satisfied.  */
1232   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1233     {
1234       edge te, fe;
1235
1236       extract_true_false_edges_from_block (exit->src, &te, &fe);
1237       te->flags = EDGE_FALSE_VALUE;
1238       fe->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
1239     }
1240   gimple_cond_set_code (stmt, LT_EXPR);
1241   gimple_cond_set_lhs (stmt, var_before);
1242   gimple_cond_set_rhs (stmt, *nit);
1243   update_stmt (stmt);
1244
1245   return var_before;
1246 }