OSDN Git Service

Move ChangeLog entry for testsuite/gcc.dg/20050922-1.c from
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-manip.c
1 /* High-level loop manipulation functions.
2    Copyright (C) 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "rtl.h"
27 #include "tm_p.h"
28 #include "hard-reg-set.h"
29 #include "basic-block.h"
30 #include "output.h"
31 #include "diagnostic.h"
32 #include "tree-flow.h"
33 #include "tree-dump.h"
34 #include "timevar.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "tree-pass.h"
37 #include "cfglayout.h"
38 #include "tree-scalar-evolution.h"
39 #include "params.h"
40 #include "tree-inline.h"
41
42 /* Creates an induction variable with value BASE + STEP * iteration in LOOP.
43    It is expected that neither BASE nor STEP are shared with other expressions
44    (unless the sharing rules allow this).  Use VAR as a base var_decl for it
45    (if NULL, a new temporary will be created).  The increment will occur at
46    INCR_POS (after it if AFTER is true, before it otherwise).  INCR_POS and 
47    AFTER can be computed using standard_iv_increment_position.  The ssa versions
48    of the variable before and after increment will be stored in VAR_BEFORE and
49    VAR_AFTER (unless they are NULL).  */
50
51 void
52 create_iv (tree base, tree step, tree var, struct loop *loop,
53            block_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
54            tree *var_before, tree *var_after)
55 {
56   tree stmt, initial, step1, stmts;
57   tree vb, va;
58   enum tree_code incr_op = PLUS_EXPR;
59   edge pe = loop_preheader_edge (loop);
60
61   if (!var)
62     {
63       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
64       add_referenced_var (var);
65     }
66
67   vb = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
68   if (var_before)
69     *var_before = vb;
70   va = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
71   if (var_after)
72     *var_after = va;
73
74   /* For easier readability of the created code, produce MINUS_EXPRs
75      when suitable.  */
76   if (TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
77     {
78       if (TYPE_UNSIGNED (TREE_TYPE (step)))
79         {
80           step1 = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
81           if (tree_int_cst_lt (step1, step))
82             {
83               incr_op = MINUS_EXPR;
84               step = step1;
85             }
86         }
87       else
88         {
89           if (!tree_expr_nonnegative_p (step)
90               && may_negate_without_overflow_p (step))
91             {
92               incr_op = MINUS_EXPR;
93               step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
94             }
95         }
96     }
97
98   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
99      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
100   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, var);
101   if (stmts)
102     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
103
104   stmt = build2_gimple (GIMPLE_MODIFY_STMT, va,
105                         build2 (incr_op, TREE_TYPE (base), vb, step));
106   SSA_NAME_DEF_STMT (va) = stmt;
107   if (after)
108     bsi_insert_after (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
109   else
110     bsi_insert_before (incr_pos, stmt, BSI_NEW_STMT);
111
112   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
113   if (stmts)
114     bsi_insert_on_edge_immediate (pe, stmts);
115
116   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
117   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
118   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop));
119   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop));
120 }
121
122 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
123
124 static void
125 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
126 {
127   tree phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
128   basic_block def_bb = bb_for_stmt (def_stmt);
129   struct loop *def_loop;
130   edge e;
131   edge_iterator ei;
132
133   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
134      that USE is defined.  */
135   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
136     {
137       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
138       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
139         break;
140     }
141
142   if (!e)
143     return;
144
145   phi = create_phi_node (use, exit);
146   create_new_def_for (PHI_RESULT (phi), phi, PHI_RESULT_PTR (phi));
147   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
148     add_phi_arg (phi, use, e);
149 }
150
151 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
152    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
153
154 static void
155 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
156 {
157   bitmap def;
158   unsigned index;
159   basic_block def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
160   bitmap_iterator bi;
161
162   if (is_gimple_reg (var))
163     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
164   else
165     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
166
167   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
168   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
169   compute_global_livein (livein, def);
170   BITMAP_FREE (def);
171
172   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
173     {
174       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
175     }
176 }
177
178 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
179    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
180    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
181
182 static void
183 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
184 {
185   unsigned i;
186   bitmap_iterator bi;
187
188   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
189     {
190       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
191     }
192 }
193
194 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
195
196 static bitmap
197 get_loops_exits (void)
198 {
199   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
200   basic_block bb;
201   edge e;
202   edge_iterator ei;
203
204   FOR_EACH_BB (bb)
205     {
206       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
207         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
208             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
209           {
210             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
211             break;
212           }
213     }
214
215   return exits;
216 }
217
218 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
219    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
220    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
221
222 static void
223 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
224                          bitmap need_phis)
225 {
226   unsigned ver;
227   basic_block def_bb;
228   struct loop *def_loop;
229
230   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
231     return;
232
233   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
234   if (!is_gimple_reg (use))
235     return;
236
237   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
238   def_bb = bb_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
239   if (!def_bb)
240     return;
241   def_loop = def_bb->loop_father;
242
243   /* If the definition is not inside loop, it is not interesting.  */
244   if (!def_loop->outer)
245     return;
246
247   if (!use_blocks[ver])
248     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
249   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
250
251   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
252 }
253
254 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
255    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
256    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
257    NEED_PHIS.  */
258
259 static void
260 find_uses_to_rename_stmt (tree stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
261 {
262   ssa_op_iter iter;
263   tree var;
264   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
265
266   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
267     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
268 }
269
270 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
271    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
272    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
273    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
274
275 static void
276 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
277 {
278   block_stmt_iterator bsi;
279   edge e;
280   edge_iterator ei;
281   tree phi;
282
283   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
284     for (phi = phi_nodes (e->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
285       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e),
286                                use_blocks, need_phis);
287  
288   for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
289     find_uses_to_rename_stmt (bsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
290 }
291      
292 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
293    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
294    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
295    scan only blocks in this set.  */
296
297 static void
298 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
299 {
300   basic_block bb;
301   unsigned index;
302   bitmap_iterator bi;
303
304   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
305     {
306       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
307         {
308           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
309         }
310     }
311   else
312     {
313       FOR_EACH_BB (bb)
314         {
315           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
316         }
317     }
318 }
319
320 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
321    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
322    defined in.
323
324    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
325
326    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
327       we do not need to care about the uses outside of the loop.
328    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
329       Without this, you need to distinguish the case when the variable
330       is used outside of the loop it is defined in, for example
331
332       for (i = 0; i < 100; i++)
333         {
334           for (j = 0; j < 100; j++)
335             {
336               k = i + j;
337               use1 (k);
338             }
339           use2 (k);
340         }
341
342       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
343       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
344       base 99 and step 1.
345       
346       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
347       the basic blocks in this set.
348
349       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
350       TODO_update_ssa* for documentation.  */
351
352 void
353 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
354 {
355   bitmap loop_exits = get_loops_exits ();
356   bitmap *use_blocks;
357   unsigned i, old_num_ssa_names;
358   bitmap names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
359
360   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
361      now.  */
362   update_ssa (update_flag);
363
364   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
365   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
366
367   /* Find the uses outside loops.  */
368   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
369
370   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
371      rewrite.  */
372   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
373
374   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
375     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
376   free (use_blocks);
377   BITMAP_FREE (loop_exits);
378   BITMAP_FREE (names_to_rename);
379
380   /* Fix up all the names found to be used outside their original
381      loops.  */
382   update_ssa (TODO_update_ssa);
383 }
384
385 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
386
387 static void
388 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
389 {
390   tree def;
391   basic_block def_bb;
392   
393   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
394     return;
395
396   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
397   def_bb = bb_for_stmt (def);
398   gcc_assert (!def_bb
399               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
400 }
401
402 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
403
404 static void
405 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, tree stmt)
406 {
407   ssa_op_iter iter;
408   tree var;
409
410   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
411     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
412 }
413
414 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
415
416 void
417 verify_loop_closed_ssa (void)
418 {
419   basic_block bb;
420   block_stmt_iterator bsi;
421   tree phi;
422   unsigned i;
423
424   if (current_loops == NULL)
425     return;
426
427   verify_ssa (false);
428
429   FOR_EACH_BB (bb)
430     {
431       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
432         for (i = 0; i < (unsigned) PHI_NUM_ARGS (phi); i++)
433           check_loop_closed_ssa_use (PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src,
434                                      PHI_ARG_DEF (phi, i));
435
436       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
437         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, bsi_stmt (bsi));
438     }
439 }
440
441 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
442    preserve the loop closed ssa form.  */
443
444 void
445 split_loop_exit_edge (edge exit)
446 {
447   basic_block dest = exit->dest;
448   basic_block bb = split_edge (exit);
449   tree phi, new_phi, new_name, name;
450   use_operand_p op_p;
451
452   for (phi = phi_nodes (dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
453     {
454       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
455
456       name = USE_FROM_PTR (op_p);
457
458       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
459          to keep it inside loop.  */
460       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
461         continue;
462
463       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
464          of the SSA name out of the loop.  */
465       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
466       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
467       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
468       add_phi_arg (new_phi, name, exit);
469       SET_USE (op_p, new_name);
470     }
471 }
472
473 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
474    variables incremented at the end of the LOOP.  */
475
476 basic_block
477 ip_end_pos (struct loop *loop)
478 {
479   return loop->latch;
480 }
481
482 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
483    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
484
485 basic_block
486 ip_normal_pos (struct loop *loop)
487 {
488   tree last;
489   basic_block bb;
490   edge exit;
491
492   if (!single_pred_p (loop->latch))
493     return NULL;
494
495   bb = single_pred (loop->latch);
496   last = last_stmt (bb);
497   if (TREE_CODE (last) != COND_EXPR)
498     return NULL;
499
500   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
501   if (exit->dest == loop->latch)
502     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
503
504   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
505     return NULL;
506
507   return bb;
508 }
509
510 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
511    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
512    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
513    the increment should be inserted after *BSI.  */
514
515 void
516 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, block_stmt_iterator *bsi,
517                                 bool *insert_after)
518 {
519   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
520   tree last = last_stmt (latch);
521
522   if (!bb
523       || (last && TREE_CODE (last) != LABEL_EXPR))
524     {
525       *bsi = bsi_last (latch);
526       *insert_after = true;
527     }
528   else
529     {
530       *bsi = bsi_last (bb);
531       *insert_after = false;
532     }
533 }
534
535 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
536    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
537
538 static void
539 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
540 {
541   unsigned i;
542
543   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
544     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
545
546   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
547     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
548
549   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
550     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
551 }
552
553
554 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
555    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
556    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
557    are handled.
558
559    Notice that we do not completely update the SSA web after
560    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
561    after the loop has been duplicated.  */
562
563 bool
564 tree_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
565                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
566                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
567                                     int flags)
568 {
569   unsigned first_new_block;
570
571   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
572     return false;
573   if (!(current_loops->state & LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
574     return false;
575
576 #ifdef ENABLE_CHECKING
577   verify_loop_closed_ssa ();
578 #endif
579
580   first_new_block = last_basic_block;
581   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
582                                       orig, to_remove, flags))
583     return false;
584
585   /* Readd the removed phi args for e.  */
586   flush_pending_stmts (e);
587
588   /* Copy the phi node arguments.  */
589   copy_phi_node_args (first_new_block);
590
591   scev_reset ();
592
593   return true;
594 }
595
596 /* Build if (COND) goto THEN_LABEL; else goto ELSE_LABEL;  */
597
598 static tree
599 build_if_stmt (tree cond, tree then_label, tree else_label)
600 {
601   return build3 (COND_EXPR, void_type_node,
602                  cond,
603                  build1 (GOTO_EXPR, void_type_node, then_label),
604                  build1 (GOTO_EXPR, void_type_node, else_label));
605 }
606
607 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
608    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
609
610 bool
611 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
612                    struct tree_niter_desc *niter)
613 {
614   edge exit;
615
616   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
617      for that we are able to determine number of iterations.  We also
618      want to split the extra iterations of the loop from its end,
619      therefore we require that the loop has precisely one
620      exit.  */
621
622   exit = single_dom_exit (loop);
623   if (!exit)
624     return false;
625
626   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
627       || niter->cmp == ERROR_MARK
628       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
629          the abnormal ssa names into these expressions, hence
630          emitting the computations based on them during loop
631          unrolling might create overlapping life ranges for
632          them, and failures in out-of-ssa.  */
633       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
634       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
635       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
636       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
637     return false;
638
639   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
640   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
641     return false;
642
643   /* The final loop should be small enough.  */
644   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
645       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
646     return false;
647
648   return true;
649 }
650
651 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
652    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
653    condition that must be true if the main loop can be entered.
654    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
655    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
656
657 static void
658 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
659                            unsigned factor, tree *enter_cond,
660                            tree *exit_base, tree *exit_step,
661                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
662 {
663   tree stmts;
664   tree base = desc->control.base;
665   tree step = desc->control.step;
666   tree bound = desc->bound;
667   tree type = TREE_TYPE (base);
668   tree bigstep, delta;
669   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
670   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
671   enum tree_code cmp = desc->cmp;
672   tree cond = boolean_true_node, assum;
673
674   *enter_cond = boolean_false_node;
675   *exit_base = NULL_TREE;
676   *exit_step = NULL_TREE;
677   *exit_cmp = ERROR_MARK;
678   *exit_bound = NULL_TREE;
679   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
680
681   /* We only need to be correct when we answer question
682      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
683      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
684      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
685   if (cmp == NE_EXPR)
686     {
687       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
688         cmp = GT_EXPR;
689       else
690         cmp = LT_EXPR;
691     }
692   else if (cmp == LT_EXPR)
693     {
694       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
695     }
696   else if (cmp == GT_EXPR)
697     {
698       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
699     }
700   else
701     gcc_unreachable ();
702
703   /* The main body of the loop may be entered iff:
704
705      1) desc->may_be_zero is false.
706      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
707         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
708      3) # of iterations is at least FACTOR  */
709
710   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
711     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
712                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
713                         cond);
714
715   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
716                          build_int_cst_type (type, factor));
717   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
718   if (cmp == LT_EXPR)
719     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
720                          bound,
721                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
722   else
723     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
724                          bound,
725                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
726   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
727
728   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
729   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
730   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
731
732   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
733   if (stmts)
734     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
735   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
736      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
737      operand.  */
738   if (!is_gimple_condexpr (cond))
739     {
740       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
741       if (stmts)
742         bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
743     }
744   *enter_cond = cond;
745
746   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
747   if (stmts)
748     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
749   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
750   if (stmts)
751     bsi_insert_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
752
753   *exit_base = base;
754   *exit_step = bigstep;
755   *exit_cmp = cmp;
756   *exit_bound = bound;
757 }
758
759 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
760    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
761
762    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
763    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
764    
765    while (1)
766      {
767        x = phi (init, next);
768
769        pre;
770        if (st)
771          break;
772        post;
773      }
774
775    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
776    avoiding the need to create a new iv):
777    
778    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
779      goto rest;
780
781    do
782      {
783        x = phi (init, next);
784
785        pre;
786        post;
787        pre;
788        post;
789        ...
790        pre;
791        post;
792        N -= FACTOR;
793        
794      } while (N >= FACTOR);
795
796    rest:
797      init' = phi (init, x);
798
799    while (1)
800      {
801        x = phi (init', next);
802
803        pre;
804        if (st)
805          break;
806        post;
807      }
808  
809    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
810    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
811    TRANSFORM.  */
812
813 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
814 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
815
816 void
817 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
818                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
819                                 transform_callback transform,
820                                 void *data)
821 {
822   tree dont_exit, exit_if, ctr_before, ctr_after;
823   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
824   enum tree_code exit_cmp;
825   tree phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest, init, next, new_init, var;
826   struct loop *new_loop;
827   basic_block rest, exit_bb;
828   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
829   edge new_nonexit;
830   block_stmt_iterator bsi;
831   use_operand_p op;
832   bool ok;
833   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
834   unsigned new_est_niter;
835   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
836   sbitmap wont_exit;
837
838   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
839   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
840                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
841                              &exit_cmp, &exit_bound);
842
843   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
844   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
845     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
846   else
847     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
848
849   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
850      to correct.
851
852      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
853      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
854      executed the same number of times as the original loop, and with the same
855      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
856      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
857      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
858      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
859      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
860      by appropriate factors).  */
861   scale_unrolled = prob_entry;
862   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
863
864   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
865                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
866   gcc_assert (new_loop != NULL);
867   update_ssa (TODO_update_ssa);
868
869   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
870   new_est_niter = est_niter / factor;
871
872   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
873      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
874      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
875      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
876      most as many times as before unrolling).  */
877   if (new_est_niter < 5)
878     {
879       if (est_niter < 5)
880         new_est_niter = est_niter;
881       else
882         new_est_niter = 5;
883     }
884
885   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  */
886   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
887   precond_edge = single_pred_edge (rest);
888   split_edge (loop_latch_edge (loop));
889   exit_bb = single_pred (loop->latch);
890
891   /* For the moment, make it appear that the new exit edge cannot
892      be taken.  */
893   bsi = bsi_last (exit_bb);
894   exit_if = build_if_stmt (boolean_true_node,
895                            tree_block_label (loop->latch),
896                            tree_block_label (rest));
897   bsi_insert_after (&bsi, exit_if, BSI_NEW_STMT);
898   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
899   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
900   new_exit->count = 0;
901   new_exit->probability = 0;
902   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
903   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
904
905   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
906   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
907   old_latch = loop_latch_edge (loop);
908   for (phi_old_loop = phi_nodes (loop->header),
909        phi_new_loop = phi_nodes (new_loop->header);
910        phi_old_loop;
911        phi_old_loop = PHI_CHAIN (phi_old_loop),
912        phi_new_loop = PHI_CHAIN (phi_new_loop))
913     {
914       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
915       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
916       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
917       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
918
919       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
920          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
921          losing debug info for real ops.  */
922       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME)
923         var = SSA_NAME_VAR (next);
924       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME)
925         var = SSA_NAME_VAR (init);
926       else
927         {
928           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
929           add_referenced_var (var);
930         }
931
932       new_init = make_ssa_name (var, NULL_TREE);
933       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
934       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
935
936       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge);
937       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit);
938       SET_USE (op, new_init);
939     }
940
941   /* Transform the loop.  */
942   if (transform)
943     (*transform) (loop, data);
944
945   /* Unroll the loop and remove the old exits.  */
946   dont_exit = ((exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
947                ? boolean_false_node
948                : boolean_true_node);
949   exit_if = last_stmt (exit->src);
950   COND_EXPR_COND (exit_if) = dont_exit;
951   update_stmt (exit_if);
952       
953   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
954   sbitmap_ones (wont_exit);
955   ok = tree_duplicate_loop_to_header_edge
956           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
957            wont_exit, exit, NULL, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
958   free (wont_exit);
959   gcc_assert (ok);
960   update_ssa (TODO_update_ssa);
961
962   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
963      number of iterations, and change the probability of the new
964      exit edge.  */
965   freq_h = loop->header->frequency;
966   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
967   if (freq_h != 0)
968     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
969
970   exit_bb = single_pred (loop->latch);
971   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
972   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
973   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
974
975   rest->count += new_exit->count;
976   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
977
978   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
979   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
980   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
981                              REG_BR_PROB_BASE);
982
983   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
984      exit instruction.  */
985   bsi = bsi_last (exit_bb);
986   exit_if = bsi_stmt (bsi);
987   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
988              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
989   COND_EXPR_COND (exit_if) = build2 (exit_cmp, boolean_type_node, ctr_after,
990                                      exit_bound);
991   update_stmt (exit_if);
992
993 #ifdef ENABLE_CHECKING
994   verify_flow_info ();
995   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
996   verify_loop_structure ();
997   verify_loop_closed_ssa ();
998 #endif
999 }
1000
1001 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1002    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1003    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1004
1005 void
1006 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1007                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1008 {
1009   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1010                                   NULL, NULL);
1011 }