OSDN Git Service

2009-05-07 Paolo Bonzini <bonzini@gnu.org>
[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       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
103         mark_addressable (TREE_OPERAND (base, 0));
104       step = fold_convert (sizetype, step);
105       if (incr_op == MINUS_EXPR)
106         step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, sizetype, step);
107       incr_op = POINTER_PLUS_EXPR;
108     }
109   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
110      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
111   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, NULL_TREE);
112   if (stmts)
113     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
114
115   stmt = gimple_build_assign_with_ops (incr_op, va, vb, step);
116   if (after)
117     gsi_insert_after (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
118   else
119     gsi_insert_before (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
120
121   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
122   if (stmts)
123     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
124
125   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
126   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
127   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop));
128   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop));
129 }
130
131 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
132
133 static void
134 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
135 {
136   gimple phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
137   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
138   struct loop *def_loop;
139   edge e;
140   edge_iterator ei;
141
142   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
143      that USE is defined.  */
144   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
145     {
146       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
147       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
148         break;
149     }
150
151   if (!e)
152     return;
153
154   phi = create_phi_node (use, exit);
155   create_new_def_for (gimple_phi_result (phi), phi,
156                       gimple_phi_result_ptr (phi));
157   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
158     add_phi_arg (phi, use, e);
159 }
160
161 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
162    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
163
164 static void
165 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
166 {
167   bitmap def;
168   unsigned index;
169   basic_block def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
170   bitmap_iterator bi;
171
172   if (is_gimple_reg (var))
173     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
174   else
175     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
176
177   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
178   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
179   compute_global_livein (livein, def);
180   BITMAP_FREE (def);
181
182   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
183     {
184       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
185     }
186 }
187
188 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
189    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
190    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
191
192 static void
193 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
194 {
195   unsigned i;
196   bitmap_iterator bi;
197
198   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
199     {
200       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
201     }
202 }
203
204 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
205
206 static bitmap
207 get_loops_exits (void)
208 {
209   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
210   basic_block bb;
211   edge e;
212   edge_iterator ei;
213
214   FOR_EACH_BB (bb)
215     {
216       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
217         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
218             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
219           {
220             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
221             break;
222           }
223     }
224
225   return exits;
226 }
227
228 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
229    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
230    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
231
232 static void
233 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
234                          bitmap need_phis)
235 {
236   unsigned ver;
237   basic_block def_bb;
238   struct loop *def_loop;
239
240   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
241     return;
242
243   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
244   if (!is_gimple_reg (use))
245     return;
246
247   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
248   def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
249   if (!def_bb)
250     return;
251   def_loop = def_bb->loop_father;
252
253   /* If the definition is not inside a loop, it is not interesting.  */
254   if (!loop_outer (def_loop))
255     return;
256
257   /* If the use is not outside of the loop it is defined in, it is not
258      interesting.  */
259   if (flow_bb_inside_loop_p (def_loop, bb))
260     return;
261
262   if (!use_blocks[ver])
263     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
264   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
265
266   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
267 }
268
269 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
270    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
271    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
272    NEED_PHIS.  */
273
274 static void
275 find_uses_to_rename_stmt (gimple stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
276 {
277   ssa_op_iter iter;
278   tree var;
279   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
280
281   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
282     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
283 }
284
285 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
286    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
287    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
288    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
289
290 static void
291 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
292 {
293   gimple_stmt_iterator bsi;
294   edge e;
295   edge_iterator ei;
296
297   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
298     for (bsi = gsi_start_phis (e->dest); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
299       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (gsi_stmt (bsi), e),
300                                use_blocks, need_phis);
301  
302   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
303     find_uses_to_rename_stmt (gsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
304 }
305      
306 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
307    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
308    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
309    scan only blocks in this set.  */
310
311 static void
312 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
313 {
314   basic_block bb;
315   unsigned index;
316   bitmap_iterator bi;
317
318   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
319     {
320       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
321         {
322           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
323         }
324     }
325   else
326     {
327       FOR_EACH_BB (bb)
328         {
329           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
330         }
331     }
332 }
333
334 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
335    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
336    defined in.
337
338    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
339
340    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
341       we do not need to care about the uses outside of the loop.
342    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
343       Without this, you need to distinguish the case when the variable
344       is used outside of the loop it is defined in, for example
345
346       for (i = 0; i < 100; i++)
347         {
348           for (j = 0; j < 100; j++)
349             {
350               k = i + j;
351               use1 (k);
352             }
353           use2 (k);
354         }
355
356       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
357       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
358       base 99 and step 1.
359       
360       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
361       the basic blocks in this set.
362
363       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
364       TODO_update_ssa* for documentation.  */
365
366 void
367 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
368 {
369   bitmap loop_exits;
370   bitmap *use_blocks;
371   unsigned i, old_num_ssa_names;
372   bitmap names_to_rename;
373
374   loops_state_set (LOOP_CLOSED_SSA);
375   if (number_of_loops () <= 1)
376     return;
377
378   loop_exits = get_loops_exits ();
379   names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
380
381   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
382      now.  */
383   update_ssa (update_flag);
384
385   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
386   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
387
388   /* Find the uses outside loops.  */
389   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
390
391   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
392      rewrite.  */
393   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
394
395   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
396     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
397   free (use_blocks);
398   BITMAP_FREE (loop_exits);
399   BITMAP_FREE (names_to_rename);
400
401   /* Fix up all the names found to be used outside their original
402      loops.  */
403   update_ssa (TODO_update_ssa);
404 }
405
406 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
407
408 static void
409 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
410 {
411   gimple def;
412   basic_block def_bb;
413   
414   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
415     return;
416
417   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
418   def_bb = gimple_bb (def);
419   gcc_assert (!def_bb
420               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
421 }
422
423 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
424
425 static void
426 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, gimple stmt)
427 {
428   ssa_op_iter iter;
429   tree var;
430
431   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
432     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
433 }
434
435 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
436
437 void
438 verify_loop_closed_ssa (void)
439 {
440   basic_block bb;
441   gimple_stmt_iterator bsi;
442   gimple phi;
443   edge e;
444   edge_iterator ei;
445
446   if (number_of_loops () <= 1)
447     return;
448
449   verify_ssa (false);
450
451   FOR_EACH_BB (bb)
452     {
453       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
454         {
455           phi = gsi_stmt (bsi);
456           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
457             check_loop_closed_ssa_use (e->src,
458                                        PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e));
459         }
460
461       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
462         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, gsi_stmt (bsi));
463     }
464 }
465
466 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
467    preserve the loop closed ssa form.  The newly created block is returned.  */
468
469 basic_block
470 split_loop_exit_edge (edge exit)
471 {
472   basic_block dest = exit->dest;
473   basic_block bb = split_edge (exit);
474   gimple phi, new_phi;
475   tree new_name, name;
476   use_operand_p op_p;
477   gimple_stmt_iterator psi;
478
479   for (psi = gsi_start_phis (dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
480     {
481       phi = gsi_stmt (psi);
482       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
483
484       name = USE_FROM_PTR (op_p);
485
486       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
487          to keep it inside loop.  */
488       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
489         continue;
490
491       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
492          of the SSA name out of the loop.  */
493       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
494       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
495       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
496       add_phi_arg (new_phi, name, exit);
497       SET_USE (op_p, new_name);
498     }
499
500   return bb;
501 }
502
503 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
504    variables incremented at the end of the LOOP.  */
505
506 basic_block
507 ip_end_pos (struct loop *loop)
508 {
509   return loop->latch;
510 }
511
512 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
513    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
514
515 basic_block
516 ip_normal_pos (struct loop *loop)
517 {
518   gimple last;
519   basic_block bb;
520   edge exit;
521
522   if (!single_pred_p (loop->latch))
523     return NULL;
524
525   bb = single_pred (loop->latch);
526   last = last_stmt (bb);
527   if (!last
528       || gimple_code (last) != GIMPLE_COND)
529     return NULL;
530
531   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
532   if (exit->dest == loop->latch)
533     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
534
535   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
536     return NULL;
537
538   return bb;
539 }
540
541 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
542    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
543    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
544    the increment should be inserted after *BSI.  */
545
546 void
547 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, gimple_stmt_iterator *bsi,
548                                 bool *insert_after)
549 {
550   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
551   gimple last = last_stmt (latch);
552
553   if (!bb
554       || (last && gimple_code (last) != GIMPLE_LABEL))
555     {
556       *bsi = gsi_last_bb (latch);
557       *insert_after = true;
558     }
559   else
560     {
561       *bsi = gsi_last_bb (bb);
562       *insert_after = false;
563     }
564 }
565
566 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
567    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
568
569 static void
570 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
571 {
572   unsigned i;
573
574   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
575     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
576
577   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
578     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
579
580   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
581     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
582 }
583
584
585 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
586    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
587    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
588    are handled.
589
590    Notice that we do not completely update the SSA web after
591    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
592    after the loop has been duplicated.  */
593
594 bool
595 gimple_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
596                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
597                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
598                                     int flags)
599 {
600   unsigned first_new_block;
601
602   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
603     return false;
604   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
605     return false;
606
607 #ifdef ENABLE_CHECKING
608   if (loops_state_satisfies_p (LOOP_CLOSED_SSA))
609     verify_loop_closed_ssa ();
610 #endif
611
612   first_new_block = last_basic_block;
613   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
614                                       orig, to_remove, flags))
615     return false;
616
617   /* Readd the removed phi args for e.  */
618   flush_pending_stmts (e);
619
620   /* Copy the phi node arguments.  */
621   copy_phi_node_args (first_new_block);
622
623   scev_reset ();
624
625   return true;
626 }
627
628 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
629    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
630
631 bool
632 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
633                    struct tree_niter_desc *niter)
634 {
635   edge exit;
636
637   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
638      for that we are able to determine number of iterations.  We also
639      want to split the extra iterations of the loop from its end,
640      therefore we require that the loop has precisely one
641      exit.  */
642
643   exit = single_dom_exit (loop);
644   if (!exit)
645     return false;
646
647   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
648       || niter->cmp == ERROR_MARK
649       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
650          the abnormal ssa names into these expressions, hence
651          emitting the computations based on them during loop
652          unrolling might create overlapping life ranges for
653          them, and failures in out-of-ssa.  */
654       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
655       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
656       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
657       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
658     return false;
659
660   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
661   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
662     return false;
663
664   /* The final loop should be small enough.  */
665   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
666       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
667     return false;
668
669   return true;
670 }
671
672 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
673    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
674    condition that must be true if the main loop can be entered.
675    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
676    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
677
678 static void
679 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
680                            unsigned factor, tree *enter_cond,
681                            tree *exit_base, tree *exit_step,
682                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
683 {
684   gimple_seq stmts;
685   tree base = desc->control.base;
686   tree step = desc->control.step;
687   tree bound = desc->bound;
688   tree type = TREE_TYPE (step);
689   tree bigstep, delta;
690   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
691   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
692   enum tree_code cmp = desc->cmp;
693   tree cond = boolean_true_node, assum;
694
695   /* For pointers, do the arithmetics in the type of step (sizetype).  */
696   base = fold_convert (type, base);
697   bound = fold_convert (type, bound);
698
699   *enter_cond = boolean_false_node;
700   *exit_base = NULL_TREE;
701   *exit_step = NULL_TREE;
702   *exit_cmp = ERROR_MARK;
703   *exit_bound = NULL_TREE;
704   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
705
706   /* We only need to be correct when we answer question
707      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
708      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
709      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
710   if (cmp == NE_EXPR)
711     {
712       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
713         cmp = GT_EXPR;
714       else
715         cmp = LT_EXPR;
716     }
717   else if (cmp == LT_EXPR)
718     {
719       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
720     }
721   else if (cmp == GT_EXPR)
722     {
723       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
724     }
725   else
726     gcc_unreachable ();
727
728   /* The main body of the loop may be entered iff:
729
730      1) desc->may_be_zero is false.
731      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
732         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
733      3) # of iterations is at least FACTOR  */
734
735   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
736     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
737                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
738                         cond);
739
740   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
741                          build_int_cst_type (type, factor));
742   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
743   if (cmp == LT_EXPR)
744     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
745                          bound,
746                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
747   else
748     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
749                          bound,
750                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
751   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
752
753   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
754   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
755   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
756
757   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
758   if (stmts)
759     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
760   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
761      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
762      operand.  */
763   if (!is_gimple_condexpr (cond))
764     {
765       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
766       if (stmts)
767         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
768     }
769   *enter_cond = cond;
770
771   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
772   if (stmts)
773     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
774   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
775   if (stmts)
776     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
777
778   *exit_base = base;
779   *exit_step = bigstep;
780   *exit_cmp = cmp;
781   *exit_bound = bound;
782 }
783
784 /* Scales the frequencies of all basic blocks in LOOP that are strictly
785    dominated by BB by NUM/DEN.  */
786
787 static void
788 scale_dominated_blocks_in_loop (struct loop *loop, basic_block bb,
789                                 int num, int den)
790 {
791   basic_block son;
792
793   if (den == 0)
794     return;
795
796   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
797        son;
798        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
799     {
800       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
801         continue;
802       scale_bbs_frequencies_int (&son, 1, num, den);
803       scale_dominated_blocks_in_loop (loop, son, num, den);
804     }
805 }
806
807 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
808    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
809
810    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
811    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
812    
813    while (1)
814      {
815        x = phi (init, next);
816
817        pre;
818        if (st)
819          break;
820        post;
821      }
822
823    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
824    avoiding the need to create a new iv):
825    
826    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
827      goto rest;
828
829    do
830      {
831        x = phi (init, next);
832
833        pre;
834        post;
835        pre;
836        post;
837        ...
838        pre;
839        post;
840        N -= FACTOR;
841        
842      } while (N >= FACTOR);
843
844    rest:
845      init' = phi (init, x);
846
847    while (1)
848      {
849        x = phi (init', next);
850
851        pre;
852        if (st)
853          break;
854        post;
855      }
856  
857    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
858    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
859    TRANSFORM.  */
860
861 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
862 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
863
864 void
865 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
866                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
867                                 transform_callback transform,
868                                 void *data)
869 {
870   gimple exit_if;
871   tree ctr_before, ctr_after;
872   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
873   enum tree_code exit_cmp;
874   gimple phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest;
875   gimple_stmt_iterator psi_old_loop, psi_new_loop;
876   tree init, next, new_init, var;
877   struct loop *new_loop;
878   basic_block rest, exit_bb;
879   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
880   edge new_nonexit, e;
881   gimple_stmt_iterator bsi;
882   use_operand_p op;
883   bool ok;
884   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
885   unsigned new_est_niter, i, prob;
886   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
887   sbitmap wont_exit;
888   VEC (edge, heap) *to_remove = NULL;
889
890   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
891   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
892                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
893                              &exit_cmp, &exit_bound);
894
895   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
896   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
897     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
898   else
899     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
900
901   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
902      to correct.
903
904      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
905      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
906      executed the same number of times as the original loop, and with the same
907      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
908      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
909      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
910      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
911      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
912      by appropriate factors).  */
913   scale_unrolled = prob_entry;
914   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
915
916   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
917                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
918   gcc_assert (new_loop != NULL);
919   update_ssa (TODO_update_ssa);
920
921   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
922   new_est_niter = est_niter / factor;
923
924   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
925      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
926      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
927      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
928      most as many times as before unrolling).  */
929   if (new_est_niter < 5)
930     {
931       if (est_niter < 5)
932         new_est_niter = est_niter;
933       else
934         new_est_niter = 5;
935     }
936
937   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  Move the loop exit to the
938      loop latch (and make its condition dummy, for the moment).  */
939   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
940   precond_edge = single_pred_edge (rest);
941   split_edge (loop_latch_edge (loop));
942   exit_bb = single_pred (loop->latch);
943
944   /* Since the exit edge will be removed, the frequency of all the blocks
945      in the loop that are dominated by it must be scaled by
946      1 / (1 - exit->probability).  */
947   scale_dominated_blocks_in_loop (loop, exit->src,
948                                   REG_BR_PROB_BASE,
949                                   REG_BR_PROB_BASE - exit->probability);
950
951   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
952   exit_if = gimple_build_cond (EQ_EXPR, integer_zero_node,
953                                integer_zero_node,
954                                NULL_TREE, NULL_TREE);
955
956   gsi_insert_after (&bsi, exit_if, GSI_NEW_STMT);
957   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
958   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
959
960   /* Set the probability of new exit to the same of the old one.  Fix
961      the frequency of the latch block, by scaling it back by
962      1 - exit->probability.  */
963   new_exit->count = exit->count;
964   new_exit->probability = exit->probability;
965   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
966   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - exit->probability;
967   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
968   new_nonexit->count -= exit->count;
969   if (new_nonexit->count < 0)
970     new_nonexit->count = 0;
971   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
972                              REG_BR_PROB_BASE);
973
974   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
975   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
976   old_latch = loop_latch_edge (loop);
977   for (psi_old_loop = gsi_start_phis (loop->header),
978        psi_new_loop = gsi_start_phis (new_loop->header);
979        !gsi_end_p (psi_old_loop);
980        gsi_next (&psi_old_loop), gsi_next (&psi_new_loop))
981     {
982       phi_old_loop = gsi_stmt (psi_old_loop);
983       phi_new_loop = gsi_stmt (psi_new_loop);
984
985       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
986       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
987       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
988       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
989
990       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
991          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
992          losing debug info for real ops.  */
993       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME)
994         var = SSA_NAME_VAR (next);
995       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME)
996         var = SSA_NAME_VAR (init);
997       else
998         {
999           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
1000           add_referenced_var (var);
1001         }
1002
1003       new_init = make_ssa_name (var, NULL);
1004       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
1005       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
1006
1007       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge);
1008       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit);
1009       SET_USE (op, new_init);
1010     }
1011
1012   remove_path (exit);
1013
1014   /* Transform the loop.  */
1015   if (transform)
1016     (*transform) (loop, data);
1017
1018   /* Unroll the loop and remove the exits in all iterations except for the
1019      last one.  */
1020   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
1021   sbitmap_ones (wont_exit);
1022   RESET_BIT (wont_exit, factor - 1);
1023
1024   ok = gimple_duplicate_loop_to_header_edge
1025           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
1026            wont_exit, new_exit, &to_remove, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
1027   free (wont_exit);
1028   gcc_assert (ok);
1029
1030   for (i = 0; VEC_iterate (edge, to_remove, i, e); i++)
1031     {
1032       ok = remove_path (e);
1033       gcc_assert (ok);
1034     }
1035   VEC_free (edge, heap, to_remove);
1036   update_ssa (TODO_update_ssa);
1037
1038   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
1039      number of iterations, and change the probability of the new
1040      exit edge.  */
1041   freq_h = loop->header->frequency;
1042   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
1043   if (freq_h != 0)
1044     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
1045
1046   exit_bb = single_pred (loop->latch);
1047   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
1048   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
1049   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
1050
1051   rest->count += new_exit->count;
1052   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
1053
1054   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
1055   prob = new_nonexit->probability;
1056   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
1057   new_nonexit->count = exit_bb->count - new_exit->count;
1058   if (new_nonexit->count < 0)
1059     new_nonexit->count = 0;
1060   if (prob > 0)
1061     scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
1062                                prob);
1063
1064   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
1065      exit instruction.  */
1066   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
1067   exit_if = gsi_stmt (bsi);
1068   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
1069              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
1070   gimple_cond_set_code (exit_if, exit_cmp);
1071   gimple_cond_set_lhs (exit_if, ctr_after);
1072   gimple_cond_set_rhs (exit_if, exit_bound);
1073   update_stmt (exit_if);
1074
1075 #ifdef ENABLE_CHECKING
1076   verify_flow_info ();
1077   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1078   verify_loop_structure ();
1079   verify_loop_closed_ssa ();
1080 #endif
1081 }
1082
1083 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1084    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1085    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1086
1087 void
1088 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1089                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1090 {
1091   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1092                                   NULL, NULL);
1093 }