OSDN Git Service

2010-04-06 Tobias Burnus <burnus@net-b.de>
[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 "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 #include "langhooks.h"
42
43 /* Creates an induction variable with value BASE + STEP * iteration in LOOP.
44    It is expected that neither BASE nor STEP are shared with other expressions
45    (unless the sharing rules allow this).  Use VAR as a base var_decl for it
46    (if NULL, a new temporary will be created).  The increment will occur at
47    INCR_POS (after it if AFTER is true, before it otherwise).  INCR_POS and
48    AFTER can be computed using standard_iv_increment_position.  The ssa versions
49    of the variable before and after increment will be stored in VAR_BEFORE and
50    VAR_AFTER (unless they are NULL).  */
51
52 void
53 create_iv (tree base, tree step, tree var, struct loop *loop,
54            gimple_stmt_iterator *incr_pos, bool after,
55            tree *var_before, tree *var_after)
56 {
57   gimple stmt;
58   tree initial, step1;
59   gimple_seq stmts;
60   tree vb, va;
61   enum tree_code incr_op = PLUS_EXPR;
62   edge pe = loop_preheader_edge (loop);
63
64   if (!var)
65     {
66       var = create_tmp_var (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
67       add_referenced_var (var);
68     }
69
70   vb = make_ssa_name (var, NULL);
71   if (var_before)
72     *var_before = vb;
73   va = make_ssa_name (var, NULL);
74   if (var_after)
75     *var_after = va;
76
77   /* For easier readability of the created code, produce MINUS_EXPRs
78      when suitable.  */
79   if (TREE_CODE (step) == INTEGER_CST)
80     {
81       if (TYPE_UNSIGNED (TREE_TYPE (step)))
82         {
83           step1 = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
84           if (tree_int_cst_lt (step1, step))
85             {
86               incr_op = MINUS_EXPR;
87               step = step1;
88             }
89         }
90       else
91         {
92           bool ovf;
93
94           if (!tree_expr_nonnegative_warnv_p (step, &ovf)
95               && may_negate_without_overflow_p (step))
96             {
97               incr_op = MINUS_EXPR;
98               step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
99             }
100         }
101     }
102   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
103     {
104       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
105         mark_addressable (TREE_OPERAND (base, 0));
106       step = fold_convert (sizetype, step);
107       if (incr_op == MINUS_EXPR)
108         step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, sizetype, step);
109       incr_op = POINTER_PLUS_EXPR;
110     }
111   /* Gimplify the step if necessary.  We put the computations in front of the
112      loop (i.e. the step should be loop invariant).  */
113   step = force_gimple_operand (step, &stmts, true, NULL_TREE);
114   if (stmts)
115     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
116
117   stmt = gimple_build_assign_with_ops (incr_op, va, vb, step);
118   if (after)
119     gsi_insert_after (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
120   else
121     gsi_insert_before (incr_pos, stmt, GSI_NEW_STMT);
122
123   initial = force_gimple_operand (base, &stmts, true, var);
124   if (stmts)
125     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (pe, stmts);
126
127   stmt = create_phi_node (vb, loop->header);
128   SSA_NAME_DEF_STMT (vb) = stmt;
129   add_phi_arg (stmt, initial, loop_preheader_edge (loop), UNKNOWN_LOCATION);
130   add_phi_arg (stmt, va, loop_latch_edge (loop), UNKNOWN_LOCATION);
131 }
132
133 /* Add exit phis for the USE on EXIT.  */
134
135 static void
136 add_exit_phis_edge (basic_block exit, tree use)
137 {
138   gimple phi, def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
139   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
140   struct loop *def_loop;
141   edge e;
142   edge_iterator ei;
143
144   /* Check that some of the edges entering the EXIT block exits a loop in
145      that USE is defined.  */
146   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
147     {
148       def_loop = find_common_loop (def_bb->loop_father, e->src->loop_father);
149       if (!flow_bb_inside_loop_p (def_loop, e->dest))
150         break;
151     }
152
153   if (!e)
154     return;
155
156   phi = create_phi_node (use, exit);
157   create_new_def_for (gimple_phi_result (phi), phi,
158                       gimple_phi_result_ptr (phi));
159   FOR_EACH_EDGE (e, ei, exit->preds)
160     add_phi_arg (phi, use, e, UNKNOWN_LOCATION);
161 }
162
163 /* Add exit phis for VAR that is used in LIVEIN.
164    Exits of the loops are stored in EXITS.  */
165
166 static void
167 add_exit_phis_var (tree var, bitmap livein, bitmap exits)
168 {
169   bitmap def;
170   unsigned index;
171   basic_block def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
172   bitmap_iterator bi;
173
174   if (is_gimple_reg (var))
175     bitmap_clear_bit (livein, def_bb->index);
176   else
177     bitmap_set_bit (livein, def_bb->index);
178
179   def = BITMAP_ALLOC (NULL);
180   bitmap_set_bit (def, def_bb->index);
181   compute_global_livein (livein, def);
182   BITMAP_FREE (def);
183
184   EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (exits, livein, 0, index, bi)
185     {
186       add_exit_phis_edge (BASIC_BLOCK (index), var);
187     }
188 }
189
190 /* Add exit phis for the names marked in NAMES_TO_RENAME.
191    Exits of the loops are stored in EXITS.  Sets of blocks where the ssa
192    names are used are stored in USE_BLOCKS.  */
193
194 static void
195 add_exit_phis (bitmap names_to_rename, bitmap *use_blocks, bitmap loop_exits)
196 {
197   unsigned i;
198   bitmap_iterator bi;
199
200   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (names_to_rename, 0, i, bi)
201     {
202       add_exit_phis_var (ssa_name (i), use_blocks[i], loop_exits);
203     }
204 }
205
206 /* Returns a bitmap of all loop exit edge targets.  */
207
208 static bitmap
209 get_loops_exits (void)
210 {
211   bitmap exits = BITMAP_ALLOC (NULL);
212   basic_block bb;
213   edge e;
214   edge_iterator ei;
215
216   FOR_EACH_BB (bb)
217     {
218       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
219         if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
220             && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, bb))
221           {
222             bitmap_set_bit (exits, bb->index);
223             break;
224           }
225     }
226
227   return exits;
228 }
229
230 /* For USE in BB, if it is used outside of the loop it is defined in,
231    mark it for rewrite.  Record basic block BB where it is used
232    to USE_BLOCKS.  Record the ssa name index to NEED_PHIS bitmap.  */
233
234 static void
235 find_uses_to_rename_use (basic_block bb, tree use, bitmap *use_blocks,
236                          bitmap need_phis)
237 {
238   unsigned ver;
239   basic_block def_bb;
240   struct loop *def_loop;
241
242   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME)
243     return;
244
245   /* We don't need to keep virtual operands in loop-closed form.  */
246   if (!is_gimple_reg (use))
247     return;
248
249   ver = SSA_NAME_VERSION (use);
250   def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (use));
251   if (!def_bb)
252     return;
253   def_loop = def_bb->loop_father;
254
255   /* If the definition is not inside a loop, it is not interesting.  */
256   if (!loop_outer (def_loop))
257     return;
258
259   /* If the use is not outside of the loop it is defined in, it is not
260      interesting.  */
261   if (flow_bb_inside_loop_p (def_loop, bb))
262     return;
263
264   if (!use_blocks[ver])
265     use_blocks[ver] = BITMAP_ALLOC (NULL);
266   bitmap_set_bit (use_blocks[ver], bb->index);
267
268   bitmap_set_bit (need_phis, ver);
269 }
270
271 /* For uses in STMT, mark names that are used outside of the loop they are
272    defined to rewrite.  Record the set of blocks in that the ssa
273    names are defined to USE_BLOCKS and the ssa names themselves to
274    NEED_PHIS.  */
275
276 static void
277 find_uses_to_rename_stmt (gimple stmt, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
278 {
279   ssa_op_iter iter;
280   tree var;
281   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
282
283   if (is_gimple_debug (stmt))
284     return;
285
286   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
287     find_uses_to_rename_use (bb, var, use_blocks, need_phis);
288 }
289
290 /* Marks names that are used in BB and outside of the loop they are
291    defined in for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
292    names are defined to USE_BLOCKS.  Record the SSA names that will
293    need exit PHIs in NEED_PHIS.  */
294
295 static void
296 find_uses_to_rename_bb (basic_block bb, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
297 {
298   gimple_stmt_iterator bsi;
299   edge e;
300   edge_iterator ei;
301
302   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
303     for (bsi = gsi_start_phis (e->dest); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
304       find_uses_to_rename_use (bb, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (gsi_stmt (bsi), e),
305                                use_blocks, need_phis);
306
307   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
308     find_uses_to_rename_stmt (gsi_stmt (bsi), use_blocks, need_phis);
309 }
310
311 /* Marks names that are used outside of the loop they are defined in
312    for rewrite.  Records the set of blocks in that the ssa
313    names are defined to USE_BLOCKS.  If CHANGED_BBS is not NULL,
314    scan only blocks in this set.  */
315
316 static void
317 find_uses_to_rename (bitmap changed_bbs, bitmap *use_blocks, bitmap need_phis)
318 {
319   basic_block bb;
320   unsigned index;
321   bitmap_iterator bi;
322
323   if (changed_bbs && !bitmap_empty_p (changed_bbs))
324     {
325       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (changed_bbs, 0, index, bi)
326         {
327           find_uses_to_rename_bb (BASIC_BLOCK (index), use_blocks, need_phis);
328         }
329     }
330   else
331     {
332       FOR_EACH_BB (bb)
333         {
334           find_uses_to_rename_bb (bb, use_blocks, need_phis);
335         }
336     }
337 }
338
339 /* Rewrites the program into a loop closed ssa form -- i.e. inserts extra
340    phi nodes to ensure that no variable is used outside the loop it is
341    defined in.
342
343    This strengthening of the basic ssa form has several advantages:
344
345    1) Updating it during unrolling/peeling/versioning is trivial, since
346       we do not need to care about the uses outside of the loop.
347    2) The behavior of all uses of an induction variable is the same.
348       Without this, you need to distinguish the case when the variable
349       is used outside of the loop it is defined in, for example
350
351       for (i = 0; i < 100; i++)
352         {
353           for (j = 0; j < 100; j++)
354             {
355               k = i + j;
356               use1 (k);
357             }
358           use2 (k);
359         }
360
361       Looking from the outer loop with the normal SSA form, the first use of k
362       is not well-behaved, while the second one is an induction variable with
363       base 99 and step 1.
364
365       If CHANGED_BBS is not NULL, we look for uses outside loops only in
366       the basic blocks in this set.
367
368       UPDATE_FLAG is used in the call to update_ssa.  See
369       TODO_update_ssa* for documentation.  */
370
371 void
372 rewrite_into_loop_closed_ssa (bitmap changed_bbs, unsigned update_flag)
373 {
374   bitmap loop_exits;
375   bitmap *use_blocks;
376   unsigned i, old_num_ssa_names;
377   bitmap names_to_rename;
378
379   loops_state_set (LOOP_CLOSED_SSA);
380   if (number_of_loops () <= 1)
381     return;
382
383   loop_exits = get_loops_exits ();
384   names_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
385
386   /* If the pass has caused the SSA form to be out-of-date, update it
387      now.  */
388   update_ssa (update_flag);
389
390   old_num_ssa_names = num_ssa_names;
391   use_blocks = XCNEWVEC (bitmap, old_num_ssa_names);
392
393   /* Find the uses outside loops.  */
394   find_uses_to_rename (changed_bbs, use_blocks, names_to_rename);
395
396   /* Add the PHI nodes on exits of the loops for the names we need to
397      rewrite.  */
398   add_exit_phis (names_to_rename, use_blocks, loop_exits);
399
400   for (i = 0; i < old_num_ssa_names; i++)
401     BITMAP_FREE (use_blocks[i]);
402   free (use_blocks);
403   BITMAP_FREE (loop_exits);
404   BITMAP_FREE (names_to_rename);
405
406   /* Fix up all the names found to be used outside their original
407      loops.  */
408   update_ssa (TODO_update_ssa);
409 }
410
411 /* Check invariants of the loop closed ssa form for the USE in BB.  */
412
413 static void
414 check_loop_closed_ssa_use (basic_block bb, tree use)
415 {
416   gimple def;
417   basic_block def_bb;
418
419   if (TREE_CODE (use) != SSA_NAME || !is_gimple_reg (use))
420     return;
421
422   def = SSA_NAME_DEF_STMT (use);
423   def_bb = gimple_bb (def);
424   gcc_assert (!def_bb
425               || flow_bb_inside_loop_p (def_bb->loop_father, bb));
426 }
427
428 /* Checks invariants of loop closed ssa form in statement STMT in BB.  */
429
430 static void
431 check_loop_closed_ssa_stmt (basic_block bb, gimple stmt)
432 {
433   ssa_op_iter iter;
434   tree var;
435
436   if (is_gimple_debug (stmt))
437     return;
438
439   FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (var, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
440     check_loop_closed_ssa_use (bb, var);
441 }
442
443 /* Checks that invariants of the loop closed ssa form are preserved.  */
444
445 void
446 verify_loop_closed_ssa (void)
447 {
448   basic_block bb;
449   gimple_stmt_iterator bsi;
450   gimple phi;
451   edge e;
452   edge_iterator ei;
453
454   if (number_of_loops () <= 1)
455     return;
456
457   verify_ssa (false);
458
459   FOR_EACH_BB (bb)
460     {
461       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
462         {
463           phi = gsi_stmt (bsi);
464           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
465             check_loop_closed_ssa_use (e->src,
466                                        PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e));
467         }
468
469       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
470         check_loop_closed_ssa_stmt (bb, gsi_stmt (bsi));
471     }
472 }
473
474 /* Split loop exit edge EXIT.  The things are a bit complicated by a need to
475    preserve the loop closed ssa form.  The newly created block is returned.  */
476
477 basic_block
478 split_loop_exit_edge (edge exit)
479 {
480   basic_block dest = exit->dest;
481   basic_block bb = split_edge (exit);
482   gimple phi, new_phi;
483   tree new_name, name;
484   use_operand_p op_p;
485   gimple_stmt_iterator psi;
486   source_location locus;
487
488   for (psi = gsi_start_phis (dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
489     {
490       phi = gsi_stmt (psi);
491       op_p = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, single_succ_edge (bb));
492       locus = gimple_phi_arg_location_from_edge (phi, single_succ_edge (bb));
493
494       name = USE_FROM_PTR (op_p);
495
496       /* If the argument of the PHI node is a constant, we do not need
497          to keep it inside loop.  */
498       if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
499         continue;
500
501       /* Otherwise create an auxiliary phi node that will copy the value
502          of the SSA name out of the loop.  */
503       new_name = duplicate_ssa_name (name, NULL);
504       new_phi = create_phi_node (new_name, bb);
505       SSA_NAME_DEF_STMT (new_name) = new_phi;
506       add_phi_arg (new_phi, name, exit, locus);
507       SET_USE (op_p, new_name);
508     }
509
510   return bb;
511 }
512
513 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
514    variables incremented at the end of the LOOP.  */
515
516 basic_block
517 ip_end_pos (struct loop *loop)
518 {
519   return loop->latch;
520 }
521
522 /* Returns the basic block in that statements should be emitted for induction
523    variables incremented just before exit condition of a LOOP.  */
524
525 basic_block
526 ip_normal_pos (struct loop *loop)
527 {
528   gimple last;
529   basic_block bb;
530   edge exit;
531
532   if (!single_pred_p (loop->latch))
533     return NULL;
534
535   bb = single_pred (loop->latch);
536   last = last_stmt (bb);
537   if (!last
538       || gimple_code (last) != GIMPLE_COND)
539     return NULL;
540
541   exit = EDGE_SUCC (bb, 0);
542   if (exit->dest == loop->latch)
543     exit = EDGE_SUCC (bb, 1);
544
545   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
546     return NULL;
547
548   return bb;
549 }
550
551 /* Stores the standard position for induction variable increment in LOOP
552    (just before the exit condition if it is available and latch block is empty,
553    end of the latch block otherwise) to BSI.  INSERT_AFTER is set to true if
554    the increment should be inserted after *BSI.  */
555
556 void
557 standard_iv_increment_position (struct loop *loop, gimple_stmt_iterator *bsi,
558                                 bool *insert_after)
559 {
560   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), latch = ip_end_pos (loop);
561   gimple last = last_stmt (latch);
562
563   if (!bb
564       || (last && gimple_code (last) != GIMPLE_LABEL))
565     {
566       *bsi = gsi_last_bb (latch);
567       *insert_after = true;
568     }
569   else
570     {
571       *bsi = gsi_last_bb (bb);
572       *insert_after = false;
573     }
574 }
575
576 /* Copies phi node arguments for duplicated blocks.  The index of the first
577    duplicated block is FIRST_NEW_BLOCK.  */
578
579 static void
580 copy_phi_node_args (unsigned first_new_block)
581 {
582   unsigned i;
583
584   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
585     BASIC_BLOCK (i)->flags |= BB_DUPLICATED;
586
587   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
588     add_phi_args_after_copy_bb (BASIC_BLOCK (i));
589
590   for (i = first_new_block; i < (unsigned) last_basic_block; i++)
591     BASIC_BLOCK (i)->flags &= ~BB_DUPLICATED;
592 }
593
594
595 /* The same as cfgloopmanip.c:duplicate_loop_to_header_edge, but also
596    updates the PHI nodes at start of the copied region.  In order to
597    achieve this, only loops whose exits all lead to the same location
598    are handled.
599
600    Notice that we do not completely update the SSA web after
601    duplication.  The caller is responsible for calling update_ssa
602    after the loop has been duplicated.  */
603
604 bool
605 gimple_duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
606                                     unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
607                                     edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
608                                     int flags)
609 {
610   unsigned first_new_block;
611
612   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
613     return false;
614   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
615     return false;
616
617 #ifdef ENABLE_CHECKING
618   if (loops_state_satisfies_p (LOOP_CLOSED_SSA))
619     verify_loop_closed_ssa ();
620 #endif
621
622   first_new_block = last_basic_block;
623   if (!duplicate_loop_to_header_edge (loop, e, ndupl, wont_exit,
624                                       orig, to_remove, flags))
625     return false;
626
627   /* Readd the removed phi args for e.  */
628   flush_pending_stmts (e);
629
630   /* Copy the phi node arguments.  */
631   copy_phi_node_args (first_new_block);
632
633   scev_reset ();
634
635   return true;
636 }
637
638 /* Returns true if we can unroll LOOP FACTOR times.  Number
639    of iterations of the loop is returned in NITER.  */
640
641 bool
642 can_unroll_loop_p (struct loop *loop, unsigned factor,
643                    struct tree_niter_desc *niter)
644 {
645   edge exit;
646
647   /* Check whether unrolling is possible.  We only want to unroll loops
648      for that we are able to determine number of iterations.  We also
649      want to split the extra iterations of the loop from its end,
650      therefore we require that the loop has precisely one
651      exit.  */
652
653   exit = single_dom_exit (loop);
654   if (!exit)
655     return false;
656
657   if (!number_of_iterations_exit (loop, exit, niter, false)
658       || niter->cmp == ERROR_MARK
659       /* Scalar evolutions analysis might have copy propagated
660          the abnormal ssa names into these expressions, hence
661          emitting the computations based on them during loop
662          unrolling might create overlapping life ranges for
663          them, and failures in out-of-ssa.  */
664       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->may_be_zero)
665       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.base)
666       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->control.step)
667       || contains_abnormal_ssa_name_p (niter->bound))
668     return false;
669
670   /* And of course, we must be able to duplicate the loop.  */
671   if (!can_duplicate_loop_p (loop))
672     return false;
673
674   /* The final loop should be small enough.  */
675   if (tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights) * factor
676       > (unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS))
677     return false;
678
679   return true;
680 }
681
682 /* Determines the conditions that control execution of LOOP unrolled FACTOR
683    times.  DESC is number of iterations of LOOP.  ENTER_COND is set to
684    condition that must be true if the main loop can be entered.
685    EXIT_BASE, EXIT_STEP, EXIT_CMP and EXIT_BOUND are set to values describing
686    how the exit from the unrolled loop should be controlled.  */
687
688 static void
689 determine_exit_conditions (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
690                            unsigned factor, tree *enter_cond,
691                            tree *exit_base, tree *exit_step,
692                            enum tree_code *exit_cmp, tree *exit_bound)
693 {
694   gimple_seq stmts;
695   tree base = desc->control.base;
696   tree step = desc->control.step;
697   tree bound = desc->bound;
698   tree type = TREE_TYPE (step);
699   tree bigstep, delta;
700   tree min = lower_bound_in_type (type, type);
701   tree max = upper_bound_in_type (type, type);
702   enum tree_code cmp = desc->cmp;
703   tree cond = boolean_true_node, assum;
704
705   /* For pointers, do the arithmetics in the type of step (sizetype).  */
706   base = fold_convert (type, base);
707   bound = fold_convert (type, bound);
708
709   *enter_cond = boolean_false_node;
710   *exit_base = NULL_TREE;
711   *exit_step = NULL_TREE;
712   *exit_cmp = ERROR_MARK;
713   *exit_bound = NULL_TREE;
714   gcc_assert (cmp != ERROR_MARK);
715
716   /* We only need to be correct when we answer question
717      "Do at least FACTOR more iterations remain?" in the unrolled loop.
718      Thus, transforming BASE + STEP * i <> BOUND to
719      BASE + STEP * i < BOUND is ok.  */
720   if (cmp == NE_EXPR)
721     {
722       if (tree_int_cst_sign_bit (step))
723         cmp = GT_EXPR;
724       else
725         cmp = LT_EXPR;
726     }
727   else if (cmp == LT_EXPR)
728     {
729       gcc_assert (!tree_int_cst_sign_bit (step));
730     }
731   else if (cmp == GT_EXPR)
732     {
733       gcc_assert (tree_int_cst_sign_bit (step));
734     }
735   else
736     gcc_unreachable ();
737
738   /* The main body of the loop may be entered iff:
739
740      1) desc->may_be_zero is false.
741      2) it is possible to check that there are at least FACTOR iterations
742         of the loop, i.e., BOUND - step * FACTOR does not overflow.
743      3) # of iterations is at least FACTOR  */
744
745   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
746     cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
747                         invert_truthvalue (desc->may_be_zero),
748                         cond);
749
750   bigstep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, step,
751                          build_int_cst_type (type, factor));
752   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bigstep, step);
753   if (cmp == LT_EXPR)
754     assum = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
755                          bound,
756                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, min, delta));
757   else
758     assum = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
759                          bound,
760                          fold_build2 (PLUS_EXPR, type, max, delta));
761   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
762
763   bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, bound, delta);
764   assum = fold_build2 (cmp, boolean_type_node, base, bound);
765   cond = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, assum, cond);
766
767   cond = force_gimple_operand (unshare_expr (cond), &stmts, false, NULL_TREE);
768   if (stmts)
769     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
770   /* cond now may be a gimple comparison, which would be OK, but also any
771      other gimple rhs (say a && b).  In this case we need to force it to
772      operand.  */
773   if (!is_gimple_condexpr (cond))
774     {
775       cond = force_gimple_operand (cond, &stmts, true, NULL_TREE);
776       if (stmts)
777         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
778     }
779   *enter_cond = cond;
780
781   base = force_gimple_operand (unshare_expr (base), &stmts, true, NULL_TREE);
782   if (stmts)
783     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
784   bound = force_gimple_operand (unshare_expr (bound), &stmts, true, NULL_TREE);
785   if (stmts)
786     gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
787
788   *exit_base = base;
789   *exit_step = bigstep;
790   *exit_cmp = cmp;
791   *exit_bound = bound;
792 }
793
794 /* Scales the frequencies of all basic blocks in LOOP that are strictly
795    dominated by BB by NUM/DEN.  */
796
797 static void
798 scale_dominated_blocks_in_loop (struct loop *loop, basic_block bb,
799                                 int num, int den)
800 {
801   basic_block son;
802
803   if (den == 0)
804     return;
805
806   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
807        son;
808        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
809     {
810       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
811         continue;
812       scale_bbs_frequencies_int (&son, 1, num, den);
813       scale_dominated_blocks_in_loop (loop, son, num, den);
814     }
815 }
816
817 /* Unroll LOOP FACTOR times.  DESC describes number of iterations of LOOP.
818    EXIT is the exit of the loop to that DESC corresponds.
819
820    If N is number of iterations of the loop and MAY_BE_ZERO is the condition
821    under that loop exits in the first iteration even if N != 0,
822
823    while (1)
824      {
825        x = phi (init, next);
826
827        pre;
828        if (st)
829          break;
830        post;
831      }
832
833    becomes (with possibly the exit conditions formulated a bit differently,
834    avoiding the need to create a new iv):
835
836    if (MAY_BE_ZERO || N < FACTOR)
837      goto rest;
838
839    do
840      {
841        x = phi (init, next);
842
843        pre;
844        post;
845        pre;
846        post;
847        ...
848        pre;
849        post;
850        N -= FACTOR;
851
852      } while (N >= FACTOR);
853
854    rest:
855      init' = phi (init, x);
856
857    while (1)
858      {
859        x = phi (init', next);
860
861        pre;
862        if (st)
863          break;
864        post;
865      }
866
867    Before the loop is unrolled, TRANSFORM is called for it (only for the
868    unrolled loop, but not for its versioned copy).  DATA is passed to
869    TRANSFORM.  */
870
871 /* Probability in % that the unrolled loop is entered.  Just a guess.  */
872 #define PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED 90
873
874 void
875 tree_transform_and_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
876                                 edge exit, struct tree_niter_desc *desc,
877                                 transform_callback transform,
878                                 void *data)
879 {
880   gimple exit_if;
881   tree ctr_before, ctr_after;
882   tree enter_main_cond, exit_base, exit_step, exit_bound;
883   enum tree_code exit_cmp;
884   gimple phi_old_loop, phi_new_loop, phi_rest;
885   gimple_stmt_iterator psi_old_loop, psi_new_loop;
886   tree init, next, new_init, var;
887   struct loop *new_loop;
888   basic_block rest, exit_bb;
889   edge old_entry, new_entry, old_latch, precond_edge, new_exit;
890   edge new_nonexit, e;
891   gimple_stmt_iterator bsi;
892   use_operand_p op;
893   bool ok;
894   unsigned est_niter, prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, freq_e, freq_h;
895   unsigned new_est_niter, i, prob;
896   unsigned irr = loop_preheader_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
897   sbitmap wont_exit;
898   VEC (edge, heap) *to_remove = NULL;
899
900   est_niter = expected_loop_iterations (loop);
901   determine_exit_conditions (loop, desc, factor,
902                              &enter_main_cond, &exit_base, &exit_step,
903                              &exit_cmp, &exit_bound);
904
905   /* Let us assume that the unrolled loop is quite likely to be entered.  */
906   if (integer_nonzerop (enter_main_cond))
907     prob_entry = REG_BR_PROB_BASE;
908   else
909     prob_entry = PROB_UNROLLED_LOOP_ENTERED * REG_BR_PROB_BASE / 100;
910
911   /* The values for scales should keep profile consistent, and somewhat close
912      to correct.
913
914      TODO: The current value of SCALE_REST makes it appear that the loop that
915      is created by splitting the remaining iterations of the unrolled loop is
916      executed the same number of times as the original loop, and with the same
917      frequencies, which is obviously wrong.  This does not appear to cause
918      problems, so we do not bother with fixing it for now.  To make the profile
919      correct, we would need to change the probability of the exit edge of the
920      loop, and recompute the distribution of frequencies in its body because
921      of this change (scale the frequencies of blocks before and after the exit
922      by appropriate factors).  */
923   scale_unrolled = prob_entry;
924   scale_rest = REG_BR_PROB_BASE;
925
926   new_loop = loop_version (loop, enter_main_cond, NULL,
927                            prob_entry, scale_unrolled, scale_rest, true);
928   gcc_assert (new_loop != NULL);
929   update_ssa (TODO_update_ssa);
930
931   /* Determine the probability of the exit edge of the unrolled loop.  */
932   new_est_niter = est_niter / factor;
933
934   /* Without profile feedback, loops for that we do not know a better estimate
935      are assumed to roll 10 times.  When we unroll such loop, it appears to
936      roll too little, and it may even seem to be cold.  To avoid this, we
937      ensure that the created loop appears to roll at least 5 times (but at
938      most as many times as before unrolling).  */
939   if (new_est_niter < 5)
940     {
941       if (est_niter < 5)
942         new_est_niter = est_niter;
943       else
944         new_est_niter = 5;
945     }
946
947   /* Prepare the cfg and update the phi nodes.  Move the loop exit to the
948      loop latch (and make its condition dummy, for the moment).  */
949   rest = loop_preheader_edge (new_loop)->src;
950   precond_edge = single_pred_edge (rest);
951   split_edge (loop_latch_edge (loop));
952   exit_bb = single_pred (loop->latch);
953
954   /* Since the exit edge will be removed, the frequency of all the blocks
955      in the loop that are dominated by it must be scaled by
956      1 / (1 - exit->probability).  */
957   scale_dominated_blocks_in_loop (loop, exit->src,
958                                   REG_BR_PROB_BASE,
959                                   REG_BR_PROB_BASE - exit->probability);
960
961   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
962   exit_if = gimple_build_cond (EQ_EXPR, integer_zero_node,
963                                integer_zero_node,
964                                NULL_TREE, NULL_TREE);
965
966   gsi_insert_after (&bsi, exit_if, GSI_NEW_STMT);
967   new_exit = make_edge (exit_bb, rest, EDGE_FALSE_VALUE | irr);
968   rescan_loop_exit (new_exit, true, false);
969
970   /* Set the probability of new exit to the same of the old one.  Fix
971      the frequency of the latch block, by scaling it back by
972      1 - exit->probability.  */
973   new_exit->count = exit->count;
974   new_exit->probability = exit->probability;
975   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
976   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - exit->probability;
977   new_nonexit->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
978   new_nonexit->count -= exit->count;
979   if (new_nonexit->count < 0)
980     new_nonexit->count = 0;
981   scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
982                              REG_BR_PROB_BASE);
983
984   old_entry = loop_preheader_edge (loop);
985   new_entry = loop_preheader_edge (new_loop);
986   old_latch = loop_latch_edge (loop);
987   for (psi_old_loop = gsi_start_phis (loop->header),
988        psi_new_loop = gsi_start_phis (new_loop->header);
989        !gsi_end_p (psi_old_loop);
990        gsi_next (&psi_old_loop), gsi_next (&psi_new_loop))
991     {
992       phi_old_loop = gsi_stmt (psi_old_loop);
993       phi_new_loop = gsi_stmt (psi_new_loop);
994
995       init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_entry);
996       op = PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi_new_loop, new_entry);
997       gcc_assert (operand_equal_for_phi_arg_p (init, USE_FROM_PTR (op)));
998       next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_old_loop, old_latch);
999
1000       /* Prefer using original variable as a base for the new ssa name.
1001          This is necessary for virtual ops, and useful in order to avoid
1002          losing debug info for real ops.  */
1003       if (TREE_CODE (next) == SSA_NAME
1004           && useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (next),
1005                                         TREE_TYPE (init)))
1006         var = SSA_NAME_VAR (next);
1007       else if (TREE_CODE (init) == SSA_NAME
1008                && useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (init),
1009                                              TREE_TYPE (next)))
1010         var = SSA_NAME_VAR (init);
1011       else if (useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (next), TREE_TYPE (init)))
1012         {
1013           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (next), "unrinittmp");
1014           add_referenced_var (var);
1015         }
1016       else
1017         {
1018           var = create_tmp_var (TREE_TYPE (init), "unrinittmp");
1019           add_referenced_var (var);
1020         }
1021
1022       new_init = make_ssa_name (var, NULL);
1023       phi_rest = create_phi_node (new_init, rest);
1024       SSA_NAME_DEF_STMT (new_init) = phi_rest;
1025
1026       add_phi_arg (phi_rest, init, precond_edge, UNKNOWN_LOCATION);
1027       add_phi_arg (phi_rest, next, new_exit, UNKNOWN_LOCATION);
1028       SET_USE (op, new_init);
1029     }
1030
1031   remove_path (exit);
1032
1033   /* Transform the loop.  */
1034   if (transform)
1035     (*transform) (loop, data);
1036
1037   /* Unroll the loop and remove the exits in all iterations except for the
1038      last one.  */
1039   wont_exit = sbitmap_alloc (factor);
1040   sbitmap_ones (wont_exit);
1041   RESET_BIT (wont_exit, factor - 1);
1042
1043   ok = gimple_duplicate_loop_to_header_edge
1044           (loop, loop_latch_edge (loop), factor - 1,
1045            wont_exit, new_exit, &to_remove, DLTHE_FLAG_UPDATE_FREQ);
1046   free (wont_exit);
1047   gcc_assert (ok);
1048
1049   for (i = 0; VEC_iterate (edge, to_remove, i, e); i++)
1050     {
1051       ok = remove_path (e);
1052       gcc_assert (ok);
1053     }
1054   VEC_free (edge, heap, to_remove);
1055   update_ssa (TODO_update_ssa);
1056
1057   /* Ensure that the frequencies in the loop match the new estimated
1058      number of iterations, and change the probability of the new
1059      exit edge.  */
1060   freq_h = loop->header->frequency;
1061   freq_e = EDGE_FREQUENCY (loop_preheader_edge (loop));
1062   if (freq_h != 0)
1063     scale_loop_frequencies (loop, freq_e * (new_est_niter + 1), freq_h);
1064
1065   exit_bb = single_pred (loop->latch);
1066   new_exit = find_edge (exit_bb, rest);
1067   new_exit->count = loop_preheader_edge (loop)->count;
1068   new_exit->probability = REG_BR_PROB_BASE / (new_est_niter + 1);
1069
1070   rest->count += new_exit->count;
1071   rest->frequency += EDGE_FREQUENCY (new_exit);
1072
1073   new_nonexit = single_pred_edge (loop->latch);
1074   prob = new_nonexit->probability;
1075   new_nonexit->probability = REG_BR_PROB_BASE - new_exit->probability;
1076   new_nonexit->count = exit_bb->count - new_exit->count;
1077   if (new_nonexit->count < 0)
1078     new_nonexit->count = 0;
1079   if (prob > 0)
1080     scale_bbs_frequencies_int (&loop->latch, 1, new_nonexit->probability,
1081                                prob);
1082
1083   /* Finally create the new counter for number of iterations and add the new
1084      exit instruction.  */
1085   bsi = gsi_last_bb (exit_bb);
1086   exit_if = gsi_stmt (bsi);
1087   create_iv (exit_base, exit_step, NULL_TREE, loop,
1088              &bsi, false, &ctr_before, &ctr_after);
1089   gimple_cond_set_code (exit_if, exit_cmp);
1090   gimple_cond_set_lhs (exit_if, ctr_after);
1091   gimple_cond_set_rhs (exit_if, exit_bound);
1092   update_stmt (exit_if);
1093
1094 #ifdef ENABLE_CHECKING
1095   verify_flow_info ();
1096   verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1097   verify_loop_structure ();
1098   verify_loop_closed_ssa ();
1099 #endif
1100 }
1101
1102 /* Wrapper over tree_transform_and_unroll_loop for case we do not
1103    want to transform the loop before unrolling.  The meaning
1104    of the arguments is the same as for tree_transform_and_unroll_loop.  */
1105
1106 void
1107 tree_unroll_loop (struct loop *loop, unsigned factor,
1108                   edge exit, struct tree_niter_desc *desc)
1109 {
1110   tree_transform_and_unroll_loop (loop, factor, exit, desc,
1111                                   NULL, NULL);
1112 }
1113
1114 /* Rewrite the phi node at position PSI in function of the main
1115    induction variable MAIN_IV and insert the generated code at GSI.  */
1116
1117 static void
1118 rewrite_phi_with_iv (loop_p loop,
1119                      gimple_stmt_iterator *psi,
1120                      gimple_stmt_iterator *gsi,
1121                      tree main_iv)
1122 {
1123   affine_iv iv;
1124   gimple stmt, phi = gsi_stmt (*psi);
1125   tree atype, mtype, val, res = PHI_RESULT (phi);
1126
1127   if (!is_gimple_reg (res) || res == main_iv)
1128     {
1129       gsi_next (psi);
1130       return;
1131     }
1132
1133   if (!simple_iv (loop, loop, res, &iv, true))
1134     {
1135       gsi_next (psi);
1136       return;
1137     }
1138
1139   remove_phi_node (psi, false);
1140
1141   atype = TREE_TYPE (res);
1142   mtype = POINTER_TYPE_P (atype) ? sizetype : atype;
1143   val = fold_build2 (MULT_EXPR, mtype, unshare_expr (iv.step),
1144                      fold_convert (mtype, main_iv));
1145   val = fold_build2 (POINTER_TYPE_P (atype)
1146                      ? POINTER_PLUS_EXPR : PLUS_EXPR,
1147                      atype, unshare_expr (iv.base), val);
1148   val = force_gimple_operand_gsi (gsi, val, false, NULL_TREE, true,
1149                                   GSI_SAME_STMT);
1150   stmt = gimple_build_assign (res, val);
1151   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1152   SSA_NAME_DEF_STMT (res) = stmt;
1153 }
1154
1155 /* Rewrite all the phi nodes of LOOP in function of the main induction
1156    variable MAIN_IV.  */
1157
1158 static void
1159 rewrite_all_phi_nodes_with_iv (loop_p loop, tree main_iv)
1160 {
1161   unsigned i;
1162   basic_block *bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1163   gimple_stmt_iterator psi;
1164
1165   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1166     {
1167       basic_block bb = bbs[i];
1168       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb);
1169
1170       if (bb->loop_father != loop)
1171         continue;
1172
1173       for (psi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (psi); )
1174         rewrite_phi_with_iv (loop, &psi, &gsi, main_iv);
1175     }
1176
1177   free (bbs);
1178 }
1179
1180 /* Bases all the induction variables in LOOP on a single induction
1181    variable (unsigned with base 0 and step 1), whose final value is
1182    compared with *NIT.  When the IV type precision has to be larger
1183    than *NIT type precision, *NIT is converted to the larger type, the
1184    conversion code is inserted before the loop, and *NIT is updated to
1185    the new definition.  When BUMP_IN_LATCH is true, the induction
1186    variable is incremented in the loop latch, otherwise it is
1187    incremented in the loop header.  Return the induction variable that
1188    was created.  */
1189
1190 tree
1191 canonicalize_loop_ivs (struct loop *loop, tree *nit, bool bump_in_latch)
1192 {
1193   unsigned precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (*nit));
1194   unsigned original_precision = precision;
1195   tree type, var_before;
1196   gimple_stmt_iterator gsi, psi;
1197   gimple stmt;
1198   edge exit = single_dom_exit (loop);
1199   gimple_seq stmts;
1200
1201   for (psi = gsi_start_phis (loop->header);
1202        !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1203     {
1204       gimple phi = gsi_stmt (psi);
1205       tree res = PHI_RESULT (phi);
1206
1207       if (is_gimple_reg (res) && TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (res)) > precision)
1208         precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (res));
1209     }
1210
1211   type = lang_hooks.types.type_for_size (precision, 1);
1212
1213   if (original_precision != precision)
1214     {
1215       *nit = fold_convert (type, *nit);
1216       *nit = force_gimple_operand (*nit, &stmts, true, NULL_TREE);
1217       if (stmts)
1218         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (loop_preheader_edge (loop), stmts);
1219     }
1220
1221   gsi = gsi_last_bb (bump_in_latch ? loop->latch : loop->header);
1222   create_iv (build_int_cst_type (type, 0), build_int_cst (type, 1), NULL_TREE,
1223              loop, &gsi, bump_in_latch, &var_before, NULL);
1224
1225   rewrite_all_phi_nodes_with_iv (loop, var_before);
1226
1227   stmt = last_stmt (exit->src);
1228   /* Make the loop exit if the control condition is not satisfied.  */
1229   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1230     {
1231       edge te, fe;
1232
1233       extract_true_false_edges_from_block (exit->src, &te, &fe);
1234       te->flags = EDGE_FALSE_VALUE;
1235       fe->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
1236     }
1237   gimple_cond_set_code (stmt, LT_EXPR);
1238   gimple_cond_set_lhs (stmt, var_before);
1239   gimple_cond_set_rhs (stmt, *nit);
1240   update_stmt (stmt);
1241
1242   return var_before;
1243 }