OSDN Git Service

* Makefile.in (tree-data-ref.o): Add langhooks.h dependency.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-niter.c
1 /* Functions to determine/estimate number of iterations of a loop.
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 "intl.h"
33 #include "tree-flow.h"
34 #include "tree-dump.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "tree-pass.h"
37 #include "ggc.h"
38 #include "tree-chrec.h"
39 #include "tree-scalar-evolution.h"
40 #include "tree-data-ref.h"
41 #include "params.h"
42 #include "flags.h"
43 #include "toplev.h"
44 #include "tree-inline.h"
45
46 #define SWAP(X, Y) do { void *tmp = (X); (X) = (Y); (Y) = tmp; } while (0)
47
48
49 /*
50
51    Analysis of number of iterations of an affine exit test.
52
53 */
54
55 /* Returns true if ARG is either NULL_TREE or constant zero.  Unlike
56    integer_zerop, it does not care about overflow flags.  */
57
58 bool
59 zero_p (tree arg)
60 {
61   if (!arg)
62     return true;
63
64   if (TREE_CODE (arg) != INTEGER_CST)
65     return false;
66
67   return (TREE_INT_CST_LOW (arg) == 0 && TREE_INT_CST_HIGH (arg) == 0);
68 }
69
70 /* Returns true if ARG a nonzero constant.  Unlike integer_nonzerop, it does
71    not care about overflow flags.  */
72
73 static bool
74 nonzero_p (tree arg)
75 {
76   if (!arg)
77     return false;
78
79   if (TREE_CODE (arg) != INTEGER_CST)
80     return false;
81
82   return (TREE_INT_CST_LOW (arg) != 0 || TREE_INT_CST_HIGH (arg) != 0);
83 }
84
85 /* Returns inverse of X modulo 2^s, where MASK = 2^s-1.  */
86
87 static tree
88 inverse (tree x, tree mask)
89 {
90   tree type = TREE_TYPE (x);
91   tree rslt;
92   unsigned ctr = tree_floor_log2 (mask);
93
94   if (TYPE_PRECISION (type) <= HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
95     {
96       unsigned HOST_WIDE_INT ix;
97       unsigned HOST_WIDE_INT imask;
98       unsigned HOST_WIDE_INT irslt = 1;
99
100       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (x));
101       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (mask));
102
103       ix = int_cst_value (x);
104       imask = int_cst_value (mask);
105
106       for (; ctr; ctr--)
107         {
108           irslt *= ix;
109           ix *= ix;
110         }
111       irslt &= imask;
112
113       rslt = build_int_cst_type (type, irslt);
114     }
115   else
116     {
117       rslt = build_int_cst (type, 1);
118       for (; ctr; ctr--)
119         {
120           rslt = int_const_binop (MULT_EXPR, rslt, x, 0);
121           x = int_const_binop (MULT_EXPR, x, x, 0);
122         }
123       rslt = int_const_binop (BIT_AND_EXPR, rslt, mask, 0);
124     }
125
126   return rslt;
127 }
128
129 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
130    is IV <> FINAL.  TYPE is the type of the iv.  The number of
131    iterations is stored to NITER.  NEVER_INFINITE is true if
132    we know that the exit must be taken eventually, i.e., that the IV
133    ever reaches the value FINAL (we derived this earlier, and possibly set
134    NITER->assumptions to make sure this is the case).  */
135
136 static bool
137 number_of_iterations_ne (tree type, affine_iv *iv, tree final,
138                          struct tree_niter_desc *niter, bool never_infinite)
139 {
140   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
141   tree s, c, d, bits, assumption, tmp, bound;
142
143   niter->control = *iv;
144   niter->bound = final;
145   niter->cmp = NE_EXPR;
146
147   /* Rearrange the terms so that we get inequality s * i <> c, with s
148      positive.  Also cast everything to the unsigned type.  */
149   if (tree_int_cst_sign_bit (iv->step))
150     {
151       s = fold_convert (niter_type,
152                         fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv->step));
153       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
154                        fold_convert (niter_type, iv->base),
155                        fold_convert (niter_type, final));
156     }
157   else
158     {
159       s = fold_convert (niter_type, iv->step);
160       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
161                        fold_convert (niter_type, final),
162                        fold_convert (niter_type, iv->base));
163     }
164
165   /* First the trivial cases -- when the step is 1.  */
166   if (integer_onep (s))
167     {
168       niter->niter = c;
169       return true;
170     }
171
172   /* Let nsd (step, size of mode) = d.  If d does not divide c, the loop
173      is infinite.  Otherwise, the number of iterations is
174      (inverse(s/d) * (c/d)) mod (size of mode/d).  */
175   bits = num_ending_zeros (s);
176   bound = build_low_bits_mask (niter_type,
177                                (TYPE_PRECISION (niter_type)
178                                 - tree_low_cst (bits, 1)));
179
180   d = fold_binary_to_constant (LSHIFT_EXPR, niter_type,
181                                build_int_cst (niter_type, 1), bits);
182   s = fold_binary_to_constant (RSHIFT_EXPR, niter_type, s, bits);
183
184   if (!never_infinite)
185     {
186       /* If we cannot assume that the loop is not infinite, record the
187          assumptions for divisibility of c.  */
188       assumption = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, c, d);
189       assumption = fold_build2 (EQ_EXPR, boolean_type_node,
190                                 assumption, build_int_cst (niter_type, 0));
191       if (!nonzero_p (assumption))
192         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
193                                           niter->assumptions, assumption);
194     }
195       
196   c = fold_build2 (EXACT_DIV_EXPR, niter_type, c, d);
197   tmp = fold_build2 (MULT_EXPR, niter_type, c, inverse (s, bound));
198   niter->niter = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, niter_type, tmp, bound);
199   return true;
200 }
201
202 /* Checks whether we can determine the final value of the control variable
203    of the loop with ending condition IV0 < IV1 (computed in TYPE).
204    DELTA is the difference IV1->base - IV0->base, STEP is the absolute value
205    of the step.  The assumptions necessary to ensure that the computation
206    of the final value does not overflow are recorded in NITER.  If we
207    find the final value, we adjust DELTA and return TRUE.  Otherwise
208    we return false.  */
209
210 static bool
211 number_of_iterations_lt_to_ne (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
212                                struct tree_niter_desc *niter,
213                                tree *delta, tree step)
214 {
215   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
216   tree mod = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, *delta, step);
217   tree tmod;
218   tree assumption = boolean_true_node, bound, noloop;
219
220   if (TREE_CODE (mod) != INTEGER_CST)
221     return false;
222   if (nonzero_p (mod))
223     mod = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step, mod);
224   tmod = fold_convert (type, mod);
225
226   if (nonzero_p (iv0->step))
227     {
228       /* The final value of the iv is iv1->base + MOD, assuming that this
229          computation does not overflow, and that
230          iv0->base <= iv1->base + MOD.  */
231       if (!iv1->no_overflow && !zero_p (mod))
232         {
233           bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
234                                TYPE_MAX_VALUE (type), tmod);
235           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
236                                     iv1->base, bound);
237           if (zero_p (assumption))
238             return false;
239         }
240       noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
241                             iv0->base,
242                             fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
243                                          iv1->base, tmod));
244     }
245   else
246     {
247       /* The final value of the iv is iv0->base - MOD, assuming that this
248          computation does not overflow, and that
249          iv0->base - MOD <= iv1->base. */
250       if (!iv0->no_overflow && !zero_p (mod))
251         {
252           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
253                                TYPE_MIN_VALUE (type), tmod);
254           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
255                                     iv0->base, bound);
256           if (zero_p (assumption))
257             return false;
258         }
259       noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
260                             fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
261                                          iv0->base, tmod),
262                             iv1->base);
263     }
264
265   if (!nonzero_p (assumption))
266     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
267                                       niter->assumptions,
268                                       assumption);
269   if (!zero_p (noloop))
270     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
271                                       niter->may_be_zero,
272                                       noloop);
273   *delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, *delta, mod);
274   return true;
275 }
276
277 /* Add assertions to NITER that ensure that the control variable of the loop
278    with ending condition IV0 < IV1 does not overflow.  Types of IV0 and IV1
279    are TYPE.  Returns false if we can prove that there is an overflow, true
280    otherwise.  STEP is the absolute value of the step.  */
281
282 static bool
283 assert_no_overflow_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
284                        struct tree_niter_desc *niter, tree step)
285 {
286   tree bound, d, assumption, diff;
287   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
288
289   if (nonzero_p (iv0->step))
290     {
291       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i += iv0->step) */
292       if (iv0->no_overflow)
293         return true;
294
295       /* If iv0->base is a constant, we can determine the last value before
296          overflow precisely; otherwise we conservatively assume
297          MAX - STEP + 1.  */
298
299       if (TREE_CODE (iv0->base) == INTEGER_CST)
300         {
301           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
302                            fold_convert (niter_type, TYPE_MAX_VALUE (type)),
303                            fold_convert (niter_type, iv0->base));
304           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
305         }
306       else
307         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
308                             build_int_cst (niter_type, 1));
309       bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
310                            TYPE_MAX_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
311       assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
312                                 iv1->base, bound);
313     }
314   else
315     {
316       /* for (i = iv1->base; i > iv0->base; i += iv1->step) */
317       if (iv1->no_overflow)
318         return true;
319
320       if (TREE_CODE (iv1->base) == INTEGER_CST)
321         {
322           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
323                            fold_convert (niter_type, iv1->base),
324                            fold_convert (niter_type, TYPE_MIN_VALUE (type)));
325           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
326         }
327       else
328         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
329                             build_int_cst (niter_type, 1));
330       bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
331                            TYPE_MIN_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
332       assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
333                                 iv0->base, bound);
334     }
335
336   if (zero_p (assumption))
337     return false;
338   if (!nonzero_p (assumption))
339     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
340                                       niter->assumptions, assumption);
341     
342   iv0->no_overflow = true;
343   iv1->no_overflow = true;
344   return true;
345 }
346
347 /* Add an assumption to NITER that a loop whose ending condition
348    is IV0 < IV1 rolls.  TYPE is the type of the control iv.  */
349
350 static void
351 assert_loop_rolls_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
352                       struct tree_niter_desc *niter)
353 {
354   tree assumption = boolean_true_node, bound, diff;
355   tree mbz, mbzl, mbzr;
356
357   if (nonzero_p (iv0->step))
358     {
359       diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
360                           iv0->step, build_int_cst (type, 1));
361
362       /* We need to know that iv0->base >= MIN + iv0->step - 1.  Since
363          0 address never belongs to any object, we can assume this for
364          pointers.  */
365       if (!POINTER_TYPE_P (type))
366         {
367           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
368                                TYPE_MIN_VALUE (type), diff);
369           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
370                                     iv0->base, bound);
371         }
372
373       /* And then we can compute iv0->base - diff, and compare it with
374          iv1->base.  */      
375       mbzl = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, iv0->base, diff);
376       mbzr = iv1->base;
377     }
378   else
379     {
380       diff = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
381                           iv1->step, build_int_cst (type, 1));
382
383       if (!POINTER_TYPE_P (type))
384         {
385           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
386                                TYPE_MAX_VALUE (type), diff);
387           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
388                                     iv1->base, bound);
389         }
390
391       mbzl = iv0->base;
392       mbzr = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, iv1->base, diff);
393     }
394
395   mbz = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node, mbzl, mbzr);
396
397   if (!nonzero_p (assumption))
398     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
399                                       niter->assumptions, assumption);
400   if (!zero_p (mbz))
401     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
402                                       niter->may_be_zero, mbz);
403 }
404
405 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
406    is IV0 < IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
407    iterations is stored to NITER.  */
408
409 static bool
410 number_of_iterations_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
411                          struct tree_niter_desc *niter,
412                          bool never_infinite ATTRIBUTE_UNUSED)
413 {
414   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
415   tree delta, step, s;
416
417   if (nonzero_p (iv0->step))
418     {
419       niter->control = *iv0;
420       niter->cmp = LT_EXPR;
421       niter->bound = iv1->base;
422     }
423   else
424     {
425       niter->control = *iv1;
426       niter->cmp = GT_EXPR;
427       niter->bound = iv0->base;
428     }
429
430   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
431                        fold_convert (niter_type, iv1->base),
432                        fold_convert (niter_type, iv0->base));
433
434   /* First handle the special case that the step is +-1.  */
435   if ((iv0->step && integer_onep (iv0->step)
436        && zero_p (iv1->step))
437       || (iv1->step && integer_all_onesp (iv1->step)
438           && zero_p (iv0->step)))
439     {
440       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i++)
441
442          or
443
444          for (i = iv1->base; i > iv0->base; i--).
445              
446          In both cases # of iterations is iv1->base - iv0->base, assuming that
447          iv1->base >= iv0->base.  */
448       niter->may_be_zero = fold_build2 (LT_EXPR, boolean_type_node,
449                                         iv1->base, iv0->base);
450       niter->niter = delta;
451       return true;
452     }
453
454   if (nonzero_p (iv0->step))
455     step = fold_convert (niter_type, iv0->step);
456   else
457     step = fold_convert (niter_type,
458                          fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv1->step));
459
460   /* If we can determine the final value of the control iv exactly, we can
461      transform the condition to != comparison.  In particular, this will be
462      the case if DELTA is constant.  */
463   if (number_of_iterations_lt_to_ne (type, iv0, iv1, niter, &delta, step))
464     {
465       affine_iv zps;
466
467       zps.base = build_int_cst (niter_type, 0);
468       zps.step = step;
469       /* number_of_iterations_lt_to_ne will add assumptions that ensure that
470          zps does not overflow.  */
471       zps.no_overflow = true;
472
473       return number_of_iterations_ne (type, &zps, delta, niter, true);
474     }
475
476   /* Make sure that the control iv does not overflow.  */
477   if (!assert_no_overflow_lt (type, iv0, iv1, niter, step))
478     return false;
479
480   /* We determine the number of iterations as (delta + step - 1) / step.  For
481      this to work, we must know that iv1->base >= iv0->base - step + 1,
482      otherwise the loop does not roll.  */
483   assert_loop_rolls_lt (type, iv0, iv1, niter);
484
485   s = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
486                    step, build_int_cst (niter_type, 1));
487   delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, delta, s);
488   niter->niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, niter_type, delta, step);
489   return true;
490 }
491
492 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
493    is IV0 <= IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
494    iterations is stored to NITER.  NEVER_INFINITE is true if
495    we know that this condition must eventually become false (we derived this
496    earlier, and possibly set NITER->assumptions to make sure this
497    is the case).  */
498
499 static bool
500 number_of_iterations_le (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
501                          struct tree_niter_desc *niter, bool never_infinite)
502 {
503   tree assumption;
504
505   /* Say that IV0 is the control variable.  Then IV0 <= IV1 iff
506      IV0 < IV1 + 1, assuming that IV1 is not equal to the greatest
507      value of the type.  This we must know anyway, since if it is
508      equal to this value, the loop rolls forever.  */
509
510   if (!never_infinite)
511     {
512       if (nonzero_p (iv0->step))
513         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
514                                   iv1->base, TYPE_MAX_VALUE (type));
515       else
516         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
517                                   iv0->base, TYPE_MIN_VALUE (type));
518
519       if (zero_p (assumption))
520         return false;
521       if (!nonzero_p (assumption))
522         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
523                                           niter->assumptions, assumption);
524     }
525
526   if (nonzero_p (iv0->step))
527     iv1->base = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
528                              iv1->base, build_int_cst (type, 1));
529   else
530     iv0->base = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
531                              iv0->base, build_int_cst (type, 1));
532   return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
533 }
534
535 /* Determine the number of iterations according to condition (for staying
536    inside loop) which compares two induction variables using comparison
537    operator CODE.  The induction variable on left side of the comparison
538    is IV0, the right-hand side is IV1.  Both induction variables must have
539    type TYPE, which must be an integer or pointer type.  The steps of the
540    ivs must be constants (or NULL_TREE, which is interpreted as constant zero).
541
542    ONLY_EXIT is true if we are sure this is the only way the loop could be
543    exited (including possibly non-returning function calls, exceptions, etc.)
544    -- in this case we can use the information whether the control induction
545    variables can overflow or not in a more efficient way.
546    
547    The results (number of iterations and assumptions as described in
548    comments at struct tree_niter_desc in tree-flow.h) are stored to NITER.
549    Returns false if it fails to determine number of iterations, true if it
550    was determined (possibly with some assumptions).  */
551
552 static bool
553 number_of_iterations_cond (tree type, affine_iv *iv0, enum tree_code code,
554                            affine_iv *iv1, struct tree_niter_desc *niter,
555                            bool only_exit)
556 {
557   bool never_infinite;
558
559   /* The meaning of these assumptions is this:
560      if !assumptions
561        then the rest of information does not have to be valid
562      if may_be_zero then the loop does not roll, even if
563        niter != 0.  */
564   niter->assumptions = boolean_true_node;
565   niter->may_be_zero = boolean_false_node;
566   niter->niter = NULL_TREE;
567   niter->additional_info = boolean_true_node;
568
569   niter->bound = NULL_TREE;
570   niter->cmp = ERROR_MARK;
571
572   /* Make < comparison from > ones, and for NE_EXPR comparisons, ensure that
573      the control variable is on lhs.  */
574   if (code == GE_EXPR || code == GT_EXPR
575       || (code == NE_EXPR && zero_p (iv0->step)))
576     {
577       SWAP (iv0, iv1);
578       code = swap_tree_comparison (code);
579     }
580
581   if (!only_exit)
582     {
583       /* If this is not the only possible exit from the loop, the information
584          that the induction variables cannot overflow as derived from
585          signedness analysis cannot be relied upon.  We use them e.g. in the
586          following way:  given loop for (i = 0; i <= n; i++), if i is
587          signed, it cannot overflow, thus this loop is equivalent to
588          for (i = 0; i < n + 1; i++);  however, if n == MAX, but the loop
589          is exited in some other way before i overflows, this transformation
590          is incorrect (the new loop exits immediately).  */
591       iv0->no_overflow = false;
592       iv1->no_overflow = false;
593     }
594
595   if (POINTER_TYPE_P (type))
596     {
597       /* Comparison of pointers is undefined unless both iv0 and iv1 point
598          to the same object.  If they do, the control variable cannot wrap
599          (as wrap around the bounds of memory will never return a pointer
600          that would be guaranteed to point to the same object, even if we
601          avoid undefined behavior by casting to size_t and back).  The
602          restrictions on pointer arithmetics and comparisons of pointers
603          ensure that using the no-overflow assumptions is correct in this
604          case even if ONLY_EXIT is false.  */
605       iv0->no_overflow = true;
606       iv1->no_overflow = true;
607     }
608
609   /* If the control induction variable does not overflow, the loop obviously
610      cannot be infinite.  */
611   if (!zero_p (iv0->step) && iv0->no_overflow)
612     never_infinite = true;
613   else if (!zero_p (iv1->step) && iv1->no_overflow)
614     never_infinite = true;
615   else
616     never_infinite = false;
617
618   /* We can handle the case when neither of the sides of the comparison is
619      invariant, provided that the test is NE_EXPR.  This rarely occurs in
620      practice, but it is simple enough to manage.  */
621   if (!zero_p (iv0->step) && !zero_p (iv1->step))
622     {
623       if (code != NE_EXPR)
624         return false;
625
626       iv0->step = fold_binary_to_constant (MINUS_EXPR, type,
627                                            iv0->step, iv1->step);
628       iv0->no_overflow = false;
629       iv1->step = NULL_TREE;
630       iv1->no_overflow = true;
631     }
632
633   /* If the result of the comparison is a constant,  the loop is weird.  More
634      precise handling would be possible, but the situation is not common enough
635      to waste time on it.  */
636   if (zero_p (iv0->step) && zero_p (iv1->step))
637     return false;
638
639   /* Ignore loops of while (i-- < 10) type.  */
640   if (code != NE_EXPR)
641     {
642       if (iv0->step && tree_int_cst_sign_bit (iv0->step))
643         return false;
644
645       if (!zero_p (iv1->step) && !tree_int_cst_sign_bit (iv1->step))
646         return false;
647     }
648
649   /* If the loop exits immediately, there is nothing to do.  */
650   if (zero_p (fold_build2 (code, boolean_type_node, iv0->base, iv1->base)))
651     {
652       niter->niter = build_int_cst (unsigned_type_for (type), 0);
653       return true;
654     }
655
656   /* OK, now we know we have a senseful loop.  Handle several cases, depending
657      on what comparison operator is used.  */
658   switch (code)
659     {
660     case NE_EXPR:
661       gcc_assert (zero_p (iv1->step));
662       return number_of_iterations_ne (type, iv0, iv1->base, niter, never_infinite);
663     case LT_EXPR:
664       return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
665     case LE_EXPR:
666       return number_of_iterations_le (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
667     default:
668       gcc_unreachable ();
669     }
670 }
671
672 /* Substitute NEW for OLD in EXPR and fold the result.  */
673
674 static tree
675 simplify_replace_tree (tree expr, tree old, tree new)
676 {
677   unsigned i, n;
678   tree ret = NULL_TREE, e, se;
679
680   if (!expr)
681     return NULL_TREE;
682
683   if (expr == old
684       || operand_equal_p (expr, old, 0))
685     return unshare_expr (new);
686
687   if (!EXPR_P (expr))
688     return expr;
689
690   n = TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (expr));
691   for (i = 0; i < n; i++)
692     {
693       e = TREE_OPERAND (expr, i);
694       se = simplify_replace_tree (e, old, new);
695       if (e == se)
696         continue;
697
698       if (!ret)
699         ret = copy_node (expr);
700
701       TREE_OPERAND (ret, i) = se;
702     }
703
704   return (ret ? fold (ret) : expr);
705 }
706
707 /* Expand definitions of ssa names in EXPR as long as they are simple
708    enough, and return the new expression.  */
709
710 tree
711 expand_simple_operations (tree expr)
712 {
713   unsigned i, n;
714   tree ret = NULL_TREE, e, ee, stmt;
715   enum tree_code code;
716
717   if (expr == NULL_TREE)
718     return expr;
719
720   if (is_gimple_min_invariant (expr))
721     return expr;
722
723   code = TREE_CODE (expr);
724   if (IS_EXPR_CODE_CLASS (TREE_CODE_CLASS (code)))
725     {
726       n = TREE_CODE_LENGTH (code);
727       for (i = 0; i < n; i++)
728         {
729           e = TREE_OPERAND (expr, i);
730           ee = expand_simple_operations (e);
731           if (e == ee)
732             continue;
733
734           if (!ret)
735             ret = copy_node (expr);
736
737           TREE_OPERAND (ret, i) = ee;
738         }
739
740       return (ret ? fold (ret) : expr);
741     }
742
743   if (TREE_CODE (expr) != SSA_NAME)
744     return expr;
745
746   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
747   if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
748     return expr;
749
750   e = TREE_OPERAND (stmt, 1);
751   if (/* Casts are simple.  */
752       TREE_CODE (e) != NOP_EXPR
753       && TREE_CODE (e) != CONVERT_EXPR
754       /* Copies are simple.  */
755       && TREE_CODE (e) != SSA_NAME
756       /* Assignments of invariants are simple.  */
757       && !is_gimple_min_invariant (e)
758       /* And increments and decrements by a constant are simple.  */
759       && !((TREE_CODE (e) == PLUS_EXPR
760             || TREE_CODE (e) == MINUS_EXPR)
761            && is_gimple_min_invariant (TREE_OPERAND (e, 1))))
762     return expr;
763
764   return expand_simple_operations (e);
765 }
766
767 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
768    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
769
770 static tree
771 tree_simplify_using_condition_1 (tree cond, tree expr)
772 {
773   bool changed;
774   tree e, te, e0, e1, e2, notcond;
775   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
776
777   if (code == INTEGER_CST)
778     return expr;
779
780   if (code == TRUTH_OR_EXPR
781       || code == TRUTH_AND_EXPR
782       || code == COND_EXPR)
783     {
784       changed = false;
785
786       e0 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 0));
787       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
788         changed = true;
789
790       e1 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 1));
791       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
792         changed = true;
793
794       if (code == COND_EXPR)
795         {
796           e2 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 2));
797           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
798             changed = true;
799         }
800       else
801         e2 = NULL_TREE;
802
803       if (changed)
804         {
805           if (code == COND_EXPR)
806             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
807           else
808             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
809         }
810
811       return expr;
812     }
813
814   /* In case COND is equality, we may be able to simplify EXPR by copy/constant
815      propagation, and vice versa.  Fold does not handle this, since it is
816      considered too expensive.  */
817   if (TREE_CODE (cond) == EQ_EXPR)
818     {
819       e0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
820       e1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
821
822       /* We know that e0 == e1.  Check whether we cannot simplify expr
823          using this fact.  */
824       e = simplify_replace_tree (expr, e0, e1);
825       if (zero_p (e) || nonzero_p (e))
826         return e;
827
828       e = simplify_replace_tree (expr, e1, e0);
829       if (zero_p (e) || nonzero_p (e))
830         return e;
831     }
832   if (TREE_CODE (expr) == EQ_EXPR)
833     {
834       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
835       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
836
837       /* If e0 == e1 (EXPR) implies !COND, then EXPR cannot be true.  */
838       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
839       if (zero_p (e))
840         return e;
841       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
842       if (zero_p (e))
843         return e;
844     }
845   if (TREE_CODE (expr) == NE_EXPR)
846     {
847       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
848       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
849
850       /* If e0 == e1 (!EXPR) implies !COND, then EXPR must be true.  */
851       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
852       if (zero_p (e))
853         return boolean_true_node;
854       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
855       if (zero_p (e))
856         return boolean_true_node;
857     }
858
859   te = expand_simple_operations (expr);
860
861   /* Check whether COND ==> EXPR.  */
862   notcond = invert_truthvalue (cond);
863   e = fold_binary (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node, notcond, te);
864   if (nonzero_p (e))
865     return e;
866
867   /* Check whether COND ==> not EXPR.  */
868   e = fold_binary (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, cond, te);
869   if (e && zero_p (e))
870     return e;
871
872   return expr;
873 }
874
875 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
876    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).
877    Wrapper around tree_simplify_using_condition_1 that ensures that chains
878    of simple operations in definitions of ssa names in COND are expanded,
879    so that things like casts or incrementing the value of the bound before
880    the loop do not cause us to fail.  */
881
882 static tree
883 tree_simplify_using_condition (tree cond, tree expr)
884 {
885   cond = expand_simple_operations (cond);
886
887   return tree_simplify_using_condition_1 (cond, expr);
888 }
889
890 /* The maximum number of dominator BBs we search for conditions
891    of loop header copies we use for simplifying a conditional
892    expression.  */
893 #define MAX_DOMINATORS_TO_WALK 8
894
895 /* Tries to simplify EXPR using the conditions on entry to LOOP.
896    Record the conditions used for simplification to CONDS_USED.
897    Returns the simplified expression (or EXPR unchanged, if no
898    simplification was possible).*/
899
900 static tree
901 simplify_using_initial_conditions (struct loop *loop, tree expr,
902                                    tree *conds_used)
903 {
904   edge e;
905   basic_block bb;
906   tree exp, cond;
907   int cnt = 0;
908
909   if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
910     return expr;
911
912   /* Limit walking the dominators to avoid quadraticness in
913      the number of BBs times the number of loops in degenerate
914      cases.  */
915   for (bb = loop->header;
916        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
917        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
918     {
919       if (!single_pred_p (bb))
920         continue;
921       e = single_pred_edge (bb);
922
923       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
924         continue;
925
926       cond = COND_EXPR_COND (last_stmt (e->src));
927       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
928         cond = invert_truthvalue (cond);
929       exp = tree_simplify_using_condition (cond, expr);
930
931       if (exp != expr)
932         *conds_used = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR,
933                                    boolean_type_node,
934                                    *conds_used,
935                                    cond);
936
937       expr = exp;
938       ++cnt;
939     }
940
941   return expr;
942 }
943
944 /* Tries to simplify EXPR using the evolutions of the loop invariants
945    in the superloops of LOOP.  Returns the simplified expression
946    (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
947
948 static tree
949 simplify_using_outer_evolutions (struct loop *loop, tree expr)
950 {
951   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
952   bool changed;
953   tree e, e0, e1, e2;
954
955   if (is_gimple_min_invariant (expr))
956     return expr;
957
958   if (code == TRUTH_OR_EXPR
959       || code == TRUTH_AND_EXPR
960       || code == COND_EXPR)
961     {
962       changed = false;
963
964       e0 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 0));
965       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
966         changed = true;
967
968       e1 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 1));
969       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
970         changed = true;
971
972       if (code == COND_EXPR)
973         {
974           e2 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 2));
975           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
976             changed = true;
977         }
978       else
979         e2 = NULL_TREE;
980
981       if (changed)
982         {
983           if (code == COND_EXPR)
984             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
985           else
986             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
987         }
988
989       return expr;
990     }
991
992   e = instantiate_parameters (loop, expr);
993   if (is_gimple_min_invariant (e))
994     return e;
995
996   return expr;
997 }
998
999 /* Returns true if EXIT is the only possible exit from LOOP.  */
1000
1001 static bool
1002 loop_only_exit_p (struct loop *loop, edge exit)
1003 {
1004   basic_block *body;
1005   block_stmt_iterator bsi;
1006   unsigned i;
1007   tree call;
1008
1009   if (exit != loop->single_exit)
1010     return false;
1011
1012   body = get_loop_body (loop);
1013   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1014     {
1015       for (bsi = bsi_start (body[0]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1016         {
1017           call = get_call_expr_in (bsi_stmt (bsi));
1018           if (call && TREE_SIDE_EFFECTS (call))
1019             {
1020               free (body);
1021               return false;
1022             }
1023         }
1024     }
1025
1026   free (body);
1027   return true;
1028 }
1029
1030 /* Stores description of number of iterations of LOOP derived from
1031    EXIT (an exit edge of the LOOP) in NITER.  Returns true if some
1032    useful information could be derived (and fields of NITER has
1033    meaning described in comments at struct tree_niter_desc
1034    declaration), false otherwise.  If WARN is true and
1035    -Wunsafe-loop-optimizations was given, warn if the optimizer is going to use
1036    potentially unsafe assumptions.  */
1037
1038 bool
1039 number_of_iterations_exit (struct loop *loop, edge exit,
1040                            struct tree_niter_desc *niter,
1041                            bool warn)
1042 {
1043   tree stmt, cond, type;
1044   tree op0, op1;
1045   enum tree_code code;
1046   affine_iv iv0, iv1;
1047
1048   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, exit->src))
1049     return false;
1050
1051   niter->assumptions = boolean_false_node;
1052   stmt = last_stmt (exit->src);
1053   if (!stmt || TREE_CODE (stmt) != COND_EXPR)
1054     return false;
1055
1056   /* We want the condition for staying inside loop.  */
1057   cond = COND_EXPR_COND (stmt);
1058   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1059     cond = invert_truthvalue (cond);
1060
1061   code = TREE_CODE (cond);
1062   switch (code)
1063     {
1064     case GT_EXPR:
1065     case GE_EXPR:
1066     case NE_EXPR:
1067     case LT_EXPR:
1068     case LE_EXPR:
1069       break;
1070
1071     default:
1072       return false;
1073     }
1074   
1075   op0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
1076   op1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
1077   type = TREE_TYPE (op0);
1078
1079   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
1080       && !POINTER_TYPE_P (type))
1081     return false;
1082      
1083   if (!simple_iv (loop, stmt, op0, &iv0, false))
1084     return false;
1085   if (!simple_iv (loop, stmt, op1, &iv1, false))
1086     return false;
1087
1088   iv0.base = expand_simple_operations (iv0.base);
1089   iv1.base = expand_simple_operations (iv1.base);
1090   if (!number_of_iterations_cond (type, &iv0, code, &iv1, niter,
1091                                   loop_only_exit_p (loop, exit)))
1092     return false;
1093
1094   if (optimize >= 3)
1095     {
1096       niter->assumptions = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1097                                                             niter->assumptions);
1098       niter->may_be_zero = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1099                                                             niter->may_be_zero);
1100       niter->niter = simplify_using_outer_evolutions (loop, niter->niter);
1101     }
1102
1103   niter->additional_info = boolean_true_node;
1104   niter->assumptions
1105           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1106                                                niter->assumptions,
1107                                                &niter->additional_info);
1108   niter->may_be_zero
1109           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1110                                                niter->may_be_zero,
1111                                                &niter->additional_info);
1112
1113   if (integer_onep (niter->assumptions))
1114     return true;
1115
1116   /* With -funsafe-loop-optimizations we assume that nothing bad can happen.
1117      But if we can prove that there is overflow or some other source of weird
1118      behavior, ignore the loop even with -funsafe-loop-optimizations.  */
1119   if (integer_zerop (niter->assumptions))
1120     return false;
1121
1122   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
1123     niter->assumptions = boolean_true_node;
1124
1125   if (warn)
1126     {
1127       const char *wording;
1128       location_t loc = EXPR_LOCATION (stmt);
1129   
1130       /* We can provide a more specific warning if one of the operator is
1131          constant and the other advances by +1 or -1.  */
1132       if (!zero_p (iv1.step)
1133           ? (zero_p (iv0.step)
1134              && (integer_onep (iv1.step) || integer_all_onesp (iv1.step)))
1135           : (iv0.step
1136              && (integer_onep (iv0.step) || integer_all_onesp (iv0.step))))
1137         wording =
1138           flag_unsafe_loop_optimizations
1139           ? N_("assuming that the loop is not infinite")
1140           : N_("cannot optimize possibly infinite loops");
1141       else
1142         wording = 
1143           flag_unsafe_loop_optimizations
1144           ? N_("assuming that the loop counter does not overflow")
1145           : N_("cannot optimize loop, the loop counter may overflow");
1146
1147       if (LOCATION_LINE (loc) > 0)
1148         warning (OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%H%s", &loc, gettext (wording));
1149       else
1150         warning (OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%s", gettext (wording));
1151     }
1152
1153   return flag_unsafe_loop_optimizations;
1154 }
1155
1156 /* Try to determine the number of iterations of LOOP.  If we succeed,
1157    expression giving number of iterations is returned and *EXIT is
1158    set to the edge from that the information is obtained.  Otherwise
1159    chrec_dont_know is returned.  */
1160
1161 tree
1162 find_loop_niter (struct loop *loop, edge *exit)
1163 {
1164   unsigned n_exits, i;
1165   edge *exits = get_loop_exit_edges (loop, &n_exits);
1166   edge ex;
1167   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1168   struct tree_niter_desc desc;
1169
1170   *exit = NULL;
1171   for (i = 0; i < n_exits; i++)
1172     {
1173       ex = exits[i];
1174       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1175         continue;
1176
1177       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
1178         continue;
1179
1180       if (nonzero_p (desc.may_be_zero))
1181         {
1182           /* We exit in the first iteration through this exit.
1183              We won't find anything better.  */
1184           niter = build_int_cst (unsigned_type_node, 0);
1185           *exit = ex;
1186           break;
1187         }
1188
1189       if (!zero_p (desc.may_be_zero))
1190         continue;
1191
1192       aniter = desc.niter;
1193
1194       if (!niter)
1195         {
1196           /* Nothing recorded yet.  */
1197           niter = aniter;
1198           *exit = ex;
1199           continue;
1200         }
1201
1202       /* Prefer constants, the lower the better.  */
1203       if (TREE_CODE (aniter) != INTEGER_CST)
1204         continue;
1205
1206       if (TREE_CODE (niter) != INTEGER_CST)
1207         {
1208           niter = aniter;
1209           *exit = ex;
1210           continue;
1211         }
1212
1213       if (tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1214         {
1215           niter = aniter;
1216           *exit = ex;
1217           continue;
1218         }
1219     }
1220   free (exits);
1221
1222   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1223 }
1224
1225 /*
1226
1227    Analysis of a number of iterations of a loop by a brute-force evaluation.
1228
1229 */
1230
1231 /* Bound on the number of iterations we try to evaluate.  */
1232
1233 #define MAX_ITERATIONS_TO_TRACK \
1234   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_ITERATIONS_TO_TRACK))
1235
1236 /* Returns the loop phi node of LOOP such that ssa name X is derived from its
1237    result by a chain of operations such that all but exactly one of their
1238    operands are constants.  */
1239
1240 static tree
1241 chain_of_csts_start (struct loop *loop, tree x)
1242 {
1243   tree stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
1244   tree use;
1245   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
1246
1247   if (!bb
1248       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1249     return NULL_TREE;
1250   
1251   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1252     {
1253       if (bb == loop->header)
1254         return stmt;
1255
1256       return NULL_TREE;
1257     }
1258
1259   if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1260     return NULL_TREE;
1261
1262   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
1263     return NULL_TREE;
1264   if (SINGLE_SSA_DEF_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF) == NULL_DEF_OPERAND_P)
1265     return NULL_TREE;
1266
1267   use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1268   if (use == NULL_USE_OPERAND_P)
1269     return NULL_TREE;
1270
1271   return chain_of_csts_start (loop, use);
1272 }
1273
1274 /* Determines whether the expression X is derived from a result of a phi node
1275    in header of LOOP such that
1276
1277    * the derivation of X consists only from operations with constants
1278    * the initial value of the phi node is constant
1279    * the value of the phi node in the next iteration can be derived from the
1280      value in the current iteration by a chain of operations with constants.
1281    
1282    If such phi node exists, it is returned.  If X is a constant, X is returned
1283    unchanged.  Otherwise NULL_TREE is returned.  */
1284
1285 static tree
1286 get_base_for (struct loop *loop, tree x)
1287 {
1288   tree phi, init, next;
1289
1290   if (is_gimple_min_invariant (x))
1291     return x;
1292
1293   phi = chain_of_csts_start (loop, x);
1294   if (!phi)
1295     return NULL_TREE;
1296
1297   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1298   next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
1299
1300   if (TREE_CODE (next) != SSA_NAME)
1301     return NULL_TREE;
1302
1303   if (!is_gimple_min_invariant (init))
1304     return NULL_TREE;
1305
1306   if (chain_of_csts_start (loop, next) != phi)
1307     return NULL_TREE;
1308
1309   return phi;
1310 }
1311
1312 /* Given an expression X, then 
1313  
1314    * if X is NULL_TREE, we return the constant BASE.
1315    * otherwise X is a SSA name, whose value in the considered loop is derived
1316      by a chain of operations with constant from a result of a phi node in
1317      the header of the loop.  Then we return value of X when the value of the
1318      result of this phi node is given by the constant BASE.  */
1319
1320 static tree
1321 get_val_for (tree x, tree base)
1322 {
1323   tree stmt, nx, val;
1324   use_operand_p op;
1325   ssa_op_iter iter;
1326
1327   gcc_assert (is_gimple_min_invariant (base));
1328
1329   if (!x)
1330     return base;
1331
1332   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
1333   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1334     return base;
1335
1336   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (op, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1337     {
1338       nx = USE_FROM_PTR (op);
1339       val = get_val_for (nx, base);
1340       SET_USE (op, val);
1341       val = fold (TREE_OPERAND (stmt, 1));
1342       SET_USE (op, nx);
1343       /* only iterate loop once.  */
1344       return val;
1345     }
1346
1347   /* Should never reach here.  */
1348   gcc_unreachable();
1349 }
1350
1351 /* Tries to count the number of iterations of LOOP till it exits by EXIT
1352    by brute force -- i.e. by determining the value of the operands of the
1353    condition at EXIT in first few iterations of the loop (assuming that
1354    these values are constant) and determining the first one in that the
1355    condition is not satisfied.  Returns the constant giving the number
1356    of the iterations of LOOP if successful, chrec_dont_know otherwise.  */
1357
1358 tree
1359 loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge exit)
1360 {
1361   tree cond, cnd, acnd;
1362   tree op[2], val[2], next[2], aval[2], phi[2];
1363   unsigned i, j;
1364   enum tree_code cmp;
1365
1366   cond = last_stmt (exit->src);
1367   if (!cond || TREE_CODE (cond) != COND_EXPR)
1368     return chrec_dont_know;
1369
1370   cnd = COND_EXPR_COND (cond);
1371   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1372     cnd = invert_truthvalue (cnd);
1373
1374   cmp = TREE_CODE (cnd);
1375   switch (cmp)
1376     {
1377     case EQ_EXPR:
1378     case NE_EXPR:
1379     case GT_EXPR:
1380     case GE_EXPR:
1381     case LT_EXPR:
1382     case LE_EXPR:
1383       for (j = 0; j < 2; j++)
1384         op[j] = TREE_OPERAND (cnd, j);
1385       break;
1386
1387     default:
1388       return chrec_dont_know;
1389     }
1390
1391   for (j = 0; j < 2; j++)
1392     {
1393       phi[j] = get_base_for (loop, op[j]);
1394       if (!phi[j])
1395         return chrec_dont_know;
1396     }
1397
1398   for (j = 0; j < 2; j++)
1399     {
1400       if (TREE_CODE (phi[j]) == PHI_NODE)
1401         {
1402           val[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi[j], loop_preheader_edge (loop));
1403           next[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi[j], loop_latch_edge (loop));
1404         }
1405       else
1406         {
1407           val[j] = phi[j];
1408           next[j] = NULL_TREE;
1409           op[j] = NULL_TREE;
1410         }
1411     }
1412
1413   for (i = 0; i < MAX_ITERATIONS_TO_TRACK; i++)
1414     {
1415       for (j = 0; j < 2; j++)
1416         aval[j] = get_val_for (op[j], val[j]);
1417
1418       acnd = fold_binary (cmp, boolean_type_node, aval[0], aval[1]);
1419       if (acnd && zero_p (acnd))
1420         {
1421           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1422             fprintf (dump_file,
1423                      "Proved that loop %d iterates %d times using brute force.\n",
1424                      loop->num, i);
1425           return build_int_cst (unsigned_type_node, i);
1426         }
1427
1428       for (j = 0; j < 2; j++)
1429         {
1430           val[j] = get_val_for (next[j], val[j]);
1431           if (!is_gimple_min_invariant (val[j]))
1432             return chrec_dont_know;
1433         }
1434     }
1435
1436   return chrec_dont_know;
1437 }
1438
1439 /* Finds the exit of the LOOP by that the loop exits after a constant
1440    number of iterations and stores the exit edge to *EXIT.  The constant
1441    giving the number of iterations of LOOP is returned.  The number of
1442    iterations is determined using loop_niter_by_eval (i.e. by brute force
1443    evaluation).  If we are unable to find the exit for that loop_niter_by_eval
1444    determines the number of iterations, chrec_dont_know is returned.  */
1445
1446 tree
1447 find_loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge *exit)
1448 {
1449   unsigned n_exits, i;
1450   edge *exits = get_loop_exit_edges (loop, &n_exits);
1451   edge ex;
1452   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1453
1454   *exit = NULL;
1455   for (i = 0; i < n_exits; i++)
1456     {
1457       ex = exits[i];
1458       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1459         continue;
1460
1461       aniter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
1462       if (chrec_contains_undetermined (aniter))
1463         continue;
1464
1465       if (niter
1466           && !tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1467         continue;
1468
1469       niter = aniter;
1470       *exit = ex;
1471     }
1472   free (exits);
1473
1474   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1475 }
1476
1477 /*
1478
1479    Analysis of upper bounds on number of iterations of a loop.
1480
1481 */
1482
1483 /* Returns true if we can prove that COND ==> VAL >= 0.  */
1484
1485 static bool
1486 implies_nonnegative_p (tree cond, tree val)
1487 {
1488   tree type = TREE_TYPE (val);
1489   tree compare;
1490
1491   if (tree_expr_nonnegative_p (val))
1492     return true;
1493
1494   if (nonzero_p (cond))
1495     return false;
1496
1497   compare = fold_build2 (GE_EXPR,
1498                          boolean_type_node, val, build_int_cst (type, 0));
1499   compare = tree_simplify_using_condition_1 (cond, compare);
1500
1501   return nonzero_p (compare);
1502 }
1503
1504 /* Returns true if we can prove that COND ==> A >= B.  */
1505
1506 static bool
1507 implies_ge_p (tree cond, tree a, tree b)
1508 {
1509   tree compare = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node, a, b);
1510
1511   if (nonzero_p (compare))
1512     return true;
1513
1514   if (nonzero_p (cond))
1515     return false;
1516
1517   compare = tree_simplify_using_condition_1 (cond, compare);
1518
1519   return nonzero_p (compare);
1520 }
1521
1522 /* Returns a constant upper bound on the value of expression VAL.  VAL
1523    is considered to be unsigned.  If its type is signed, its value must
1524    be nonnegative.
1525    
1526    The condition ADDITIONAL must be satisfied (for example, if VAL is
1527    "(unsigned) n" and ADDITIONAL is "n > 0", then we can derive that
1528    VAL is at most (unsigned) MAX_INT).  */
1529  
1530 static double_int
1531 derive_constant_upper_bound (tree val, tree additional)
1532 {
1533   tree type = TREE_TYPE (val);
1534   tree op0, op1, subtype, maxt;
1535   double_int bnd, max, mmax, cst;
1536   tree stmt;
1537
1538   if (INTEGRAL_TYPE_P (type))
1539     maxt = TYPE_MAX_VALUE (type);
1540   else
1541     maxt = upper_bound_in_type (type, type);
1542
1543   max = tree_to_double_int (maxt);
1544
1545   switch (TREE_CODE (val))
1546     {
1547     case INTEGER_CST:
1548       return tree_to_double_int (val);
1549
1550     case NOP_EXPR:
1551     case CONVERT_EXPR:
1552       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1553       subtype = TREE_TYPE (op0);
1554       if (!TYPE_UNSIGNED (subtype)
1555           /* If TYPE is also signed, the fact that VAL is nonnegative implies
1556              that OP0 is nonnegative.  */
1557           && TYPE_UNSIGNED (type)
1558           && !implies_nonnegative_p (additional, op0))
1559         {
1560           /* If we cannot prove that the casted expression is nonnegative,
1561              we cannot establish more useful upper bound than the precision
1562              of the type gives us.  */
1563           return max;
1564         }
1565
1566       /* We now know that op0 is an nonnegative value.  Try deriving an upper
1567          bound for it.  */
1568       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1569
1570       /* If the bound does not fit in TYPE, max. value of TYPE could be
1571          attained.  */
1572       if (double_int_ucmp (max, bnd) < 0)
1573         return max;
1574
1575       return bnd;
1576
1577     case PLUS_EXPR:
1578     case MINUS_EXPR:
1579       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1580       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1581
1582       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1583           || !implies_nonnegative_p (additional, op0))
1584         return max;
1585
1586       /* Canonicalize to OP0 - CST.  Consider CST to be signed, in order to
1587          choose the most logical way how to treat this constant regardless
1588          of the signedness of the type.  */
1589       cst = tree_to_double_int (op1);
1590       cst = double_int_sext (cst, TYPE_PRECISION (type));
1591       if (TREE_CODE (val) == PLUS_EXPR)
1592         cst = double_int_neg (cst);
1593
1594       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1595
1596       if (double_int_negative_p (cst))
1597         {
1598           cst = double_int_neg (cst);
1599           /* Avoid CST == 0x80000...  */
1600           if (double_int_negative_p (cst))
1601             return max;;
1602
1603           /* OP0 + CST.  We need to check that
1604              BND <= MAX (type) - CST.  */
1605
1606           mmax = double_int_add (max, double_int_neg (cst));
1607           if (double_int_ucmp (bnd, mmax) > 0)
1608             return max;
1609
1610           return double_int_add (bnd, cst);
1611         }
1612       else
1613         {
1614           /* OP0 - CST, where CST >= 0.
1615
1616              If TYPE is signed, we have already verified that OP0 >= 0, and we
1617              know that the result is nonnegative.  This implies that
1618              VAL <= BND - CST.
1619
1620              If TYPE is unsigned, we must additionally know that OP0 >= CST,
1621              otherwise the operation underflows.
1622            */
1623
1624           /* This should only happen if the type is unsigned; however, for
1625              programs that use overflowing signed arithmetics even with
1626              -fno-wrapv, this condition may also be true for signed values.  */
1627           if (double_int_ucmp (bnd, cst) < 0)
1628             return max;
1629
1630           if (TYPE_UNSIGNED (type)
1631               && !implies_ge_p (additional,
1632                                 op0, double_int_to_tree (type, cst)))
1633             return max;
1634
1635           bnd = double_int_add (bnd, double_int_neg (cst));
1636         }
1637
1638       return bnd;
1639
1640     case FLOOR_DIV_EXPR:
1641     case EXACT_DIV_EXPR:
1642       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1643       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1644       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1645           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
1646         return max;
1647
1648       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1649       return double_int_udiv (bnd, tree_to_double_int (op1), FLOOR_DIV_EXPR);
1650
1651     case BIT_AND_EXPR:
1652       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1653       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1654           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
1655         return max;
1656       return tree_to_double_int (op1);
1657
1658     case SSA_NAME:
1659       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (val);
1660       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR
1661           || TREE_OPERAND (stmt, 0) != val)
1662         return max;
1663       return derive_constant_upper_bound (TREE_OPERAND (stmt, 1), additional);
1664
1665     default: 
1666       return max;
1667     }
1668 }
1669
1670 /* Records that AT_STMT is executed at most BOUND + 1 times in LOOP.  The
1671    additional condition ADDITIONAL is recorded with the bound.  IS_EXIT
1672    is true if the loop is exited immediately after STMT, and this exit
1673    is taken at last when the STMT is executed BOUND + 1 times.
1674    REALISTIC is true if the estimate comes from a reliable source
1675    (number of iterations analysis, or size of data accessed in the loop).  */
1676
1677 static void
1678 record_estimate (struct loop *loop, tree bound, tree additional, tree at_stmt,
1679                  bool is_exit, bool realistic)
1680 {
1681   struct nb_iter_bound *elt = xmalloc (sizeof (struct nb_iter_bound));
1682   double_int i_bound = derive_constant_upper_bound (bound, additional);
1683
1684   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1685     {
1686       fprintf (dump_file, "Statement %s", is_exit ? "(exit)" : "");
1687       print_generic_expr (dump_file, at_stmt, TDF_SLIM);
1688       fprintf (dump_file, " is executed at most ");
1689       print_generic_expr (dump_file, bound, TDF_SLIM);
1690       fprintf (dump_file, " (bounded by ");
1691       dump_double_int (dump_file, i_bound, true);
1692       fprintf (dump_file, ") + 1 times in loop %d.\n", loop->num);
1693     }
1694
1695   elt->bound = i_bound;
1696   elt->stmt = at_stmt;
1697   elt->is_exit = is_exit;
1698   elt->realistic = realistic && TREE_CODE (bound) == INTEGER_CST;
1699   elt->next = loop->bounds;
1700   loop->bounds = elt;
1701 }
1702
1703 /* Record the estimate on number of iterations of LOOP based on the fact that
1704    the induction variable BASE + STEP * i evaluated in STMT does not wrap and
1705    its values belong to the range <LOW, HIGH>.  DATA_SIZE_BOUNDS_P is true if
1706    LOW and HIGH are derived from the size of data.  */
1707
1708 static void
1709 record_nonwrapping_iv (struct loop *loop, tree base, tree step, tree stmt,
1710                        tree low, tree high, bool data_size_bounds_p)
1711 {
1712   tree niter_bound, extreme, delta;
1713   tree type = TREE_TYPE (base), unsigned_type;
1714
1715   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST || zero_p (step))
1716     return;
1717
1718   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1719     {
1720       fprintf (dump_file, "Induction variable (");
1721       print_generic_expr (dump_file, TREE_TYPE (base), TDF_SLIM);
1722       fprintf (dump_file, ") ");
1723       print_generic_expr (dump_file, base, TDF_SLIM);
1724       fprintf (dump_file, " + ");
1725       print_generic_expr (dump_file, step, TDF_SLIM);
1726       fprintf (dump_file, " * iteration does not wrap in statement ");
1727       print_generic_expr (dump_file, stmt, TDF_SLIM);
1728       fprintf (dump_file, " in loop %d.\n", loop->num);
1729     }
1730
1731   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
1732   base = fold_convert (unsigned_type, base);
1733   step = fold_convert (unsigned_type, step);
1734
1735   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
1736     {
1737       extreme = fold_convert (unsigned_type, low);
1738       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
1739         base = fold_convert (unsigned_type, high);
1740       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
1741       step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type, step);
1742     }
1743   else
1744     {
1745       extreme = fold_convert (unsigned_type, high);
1746       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
1747         base = fold_convert (unsigned_type, low);
1748       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
1749     }
1750
1751   /* STMT is executed at most NITER_BOUND + 1 times, since otherwise the value
1752      would get out of the range.  */
1753   niter_bound = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step);
1754   record_estimate (loop, niter_bound, boolean_true_node, stmt,
1755                    false, data_size_bounds_p);
1756 }
1757
1758 /* Initialize LOOP->ESTIMATED_NB_ITERATIONS with the lowest safe
1759    approximation of the number of iterations for LOOP.  */
1760
1761 static void
1762 compute_estimated_nb_iterations (struct loop *loop)
1763 {
1764   struct nb_iter_bound *bound;
1765  
1766   gcc_assert (loop->estimate_state == EST_NOT_AVAILABLE);
1767
1768   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
1769     {
1770       if (!bound->realistic)
1771         continue;
1772
1773       /* Update only when there is no previous estimation, or when the current
1774          estimation is smaller.  */
1775       if (loop->estimate_state == EST_NOT_AVAILABLE
1776           || double_int_ucmp (bound->bound, loop->estimated_nb_iterations) < 0)
1777         {
1778           loop->estimate_state = EST_AVAILABLE;
1779           loop->estimated_nb_iterations = bound->bound;
1780         }
1781     }
1782 }
1783
1784 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the index
1785    IDX of a data reference accessed in STMT.  Callback for for_each_index.  */
1786
1787 struct ilb_data
1788 {
1789   struct loop *loop;
1790   tree stmt;
1791 };
1792
1793 static bool
1794 idx_infer_loop_bounds (tree base, tree *idx, void *dta)
1795 {
1796   struct ilb_data *data = dta;
1797   tree ev, init, step;
1798   tree low, high, type, next;
1799   bool sign;
1800   struct loop *loop = data->loop;
1801
1802   if (TREE_CODE (base) != ARRAY_REF)
1803     return true;
1804
1805   ev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, *idx));
1806   init = initial_condition (ev);
1807   step = evolution_part_in_loop_num (ev, loop->num);
1808
1809   if (!init
1810       || !step
1811       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
1812       || zero_p (step)
1813       || tree_contains_chrecs (init, NULL)
1814       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (init, loop->num))
1815     return true;
1816
1817   low = array_ref_low_bound (base);
1818   high = array_ref_up_bound (base);
1819   
1820   /* The case of nonconstant bounds could be handled, but it would be
1821      complicated.  */
1822   if (TREE_CODE (low) != INTEGER_CST
1823       || !high
1824       || TREE_CODE (high) != INTEGER_CST)
1825     return true;
1826   sign = tree_int_cst_sign_bit (step);
1827   type = TREE_TYPE (step);
1828   
1829   /* In case the relevant bound of the array does not fit in type, or
1830      it does, but bound + step (in type) still belongs into the range of the
1831      array, the index may wrap and still stay within the range of the array
1832      (consider e.g. if the array is indexed by the full range of
1833      unsigned char).
1834
1835      To make things simpler, we require both bounds to fit into type, although
1836      there are cases where this would not be strightly necessary.  */
1837   if (!int_fits_type_p (high, type)
1838       || !int_fits_type_p (low, type))
1839     return true;
1840   low = fold_convert (type, low);
1841   high = fold_convert (type, high);
1842
1843   if (sign)
1844     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, low, step);
1845   else
1846     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, high, step);
1847   
1848   if (tree_int_cst_compare (low, next) <= 0
1849       && tree_int_cst_compare (next, high) <= 0)
1850     return true;
1851
1852   record_nonwrapping_iv (loop, init, step, data->stmt, low, high, true);
1853   return true;
1854 }
1855
1856 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the bounds
1857    of arrays in the data reference REF accessed in STMT.  */
1858
1859 static void
1860 infer_loop_bounds_from_ref (struct loop *loop, tree stmt, tree ref)
1861 {
1862   struct ilb_data data;
1863
1864   data.loop = loop;
1865   data.stmt = stmt;
1866   for_each_index (&ref, idx_infer_loop_bounds, &data);
1867 }
1868
1869 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the way
1870    arrays are used in STMT.  */
1871
1872 static void
1873 infer_loop_bounds_from_array (struct loop *loop, tree stmt)
1874 {
1875   tree call;
1876
1877   if (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR)
1878     {
1879       tree op0 = TREE_OPERAND (stmt, 0);
1880       tree op1 = TREE_OPERAND (stmt, 1);
1881
1882       /* For each memory access, analyze its access function
1883          and record a bound on the loop iteration domain.  */
1884       if (REFERENCE_CLASS_P (op0))
1885         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op0);
1886
1887       if (REFERENCE_CLASS_P (op1))
1888         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op1);
1889     }
1890   
1891   
1892   call = get_call_expr_in (stmt);
1893   if (call)
1894     {
1895       tree args;
1896
1897       for (args = TREE_OPERAND (call, 1); args; args = TREE_CHAIN (args))
1898         if (REFERENCE_CLASS_P (TREE_VALUE (args)))
1899           infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, TREE_VALUE (args));
1900     }
1901 }
1902
1903 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
1904    that signed arithmetics in STMT does not overflow.  */
1905
1906 static void
1907 infer_loop_bounds_from_signedness (struct loop *loop, tree stmt)
1908 {
1909   tree def, base, step, scev, type, low, high;
1910
1911   if (flag_wrapv || TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1912     return;
1913
1914   def = TREE_OPERAND (stmt, 0);
1915
1916   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
1917     return;
1918
1919   type = TREE_TYPE (def);
1920   if (!INTEGRAL_TYPE_P (type)
1921       || TYPE_UNSIGNED (type))
1922     return;
1923
1924   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
1925   if (chrec_contains_undetermined (scev))
1926     return;
1927
1928   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
1929   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
1930
1931   if (!base || !step
1932       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
1933       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
1934       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
1935     return;
1936
1937   low = lower_bound_in_type (type, type);
1938   high = upper_bound_in_type (type, type);
1939
1940   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false);
1941 }
1942
1943 /* The following analyzers are extracting informations on the bounds
1944    of LOOP from the following undefined behaviors:
1945
1946    - data references should not access elements over the statically
1947      allocated size,
1948
1949    - signed variables should not overflow when flag_wrapv is not set.
1950 */
1951
1952 static void
1953 infer_loop_bounds_from_undefined (struct loop *loop)
1954 {
1955   unsigned i;
1956   basic_block *bbs;
1957   block_stmt_iterator bsi;
1958   basic_block bb;
1959   
1960   bbs = get_loop_body (loop);
1961
1962   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1963     {
1964       bb = bbs[i];
1965
1966       /* If BB is not executed in each iteration of the loop, we cannot
1967          use it to infer any information about # of iterations of the loop.  */
1968       if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
1969         continue;
1970
1971       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1972         {
1973           tree stmt = bsi_stmt (bsi);
1974
1975           infer_loop_bounds_from_array (loop, stmt);
1976           infer_loop_bounds_from_signedness (loop, stmt);
1977         }
1978
1979     }
1980
1981   free (bbs);
1982 }
1983
1984 /* Records estimates on numbers of iterations of LOOP.  */
1985
1986 static void
1987 estimate_numbers_of_iterations_loop (struct loop *loop)
1988 {
1989   edge *exits;
1990   tree niter, type;
1991   unsigned i, n_exits;
1992   struct tree_niter_desc niter_desc;
1993
1994   /* Give up if we already have tried to compute an estimation.  */
1995   if (loop->estimate_state != EST_NOT_COMPUTED)
1996     return;
1997   loop->estimate_state = EST_NOT_AVAILABLE;
1998
1999   exits = get_loop_exit_edges (loop, &n_exits);
2000   for (i = 0; i < n_exits; i++)
2001     {
2002       if (!number_of_iterations_exit (loop, exits[i], &niter_desc, false))
2003         continue;
2004
2005       niter = niter_desc.niter;
2006       type = TREE_TYPE (niter);
2007       if (TREE_CODE (niter_desc.may_be_zero) != INTEGER_CST)
2008         niter = build3 (COND_EXPR, type, niter_desc.may_be_zero,
2009                         build_int_cst (type, 0),
2010                         niter);
2011       record_estimate (loop, niter,
2012                        niter_desc.additional_info,
2013                        last_stmt (exits[i]->src),
2014                        true, true);
2015     }
2016   free (exits);
2017   
2018   infer_loop_bounds_from_undefined (loop);
2019   compute_estimated_nb_iterations (loop);
2020 }
2021
2022 /* Records estimates on numbers of iterations of LOOPS.  */
2023
2024 void
2025 estimate_numbers_of_iterations (struct loops *loops)
2026 {
2027   unsigned i;
2028   struct loop *loop;
2029
2030   for (i = 1; i < loops->num; i++)
2031     {
2032       loop = loops->parray[i];
2033       if (loop)
2034         estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
2035     }
2036 }
2037
2038 /* Returns true if statement S1 dominates statement S2.  */
2039
2040 static bool
2041 stmt_dominates_stmt_p (tree s1, tree s2)
2042 {
2043   basic_block bb1 = bb_for_stmt (s1), bb2 = bb_for_stmt (s2);
2044
2045   if (!bb1
2046       || s1 == s2)
2047     return true;
2048
2049   if (bb1 == bb2)
2050     {
2051       block_stmt_iterator bsi;
2052
2053       for (bsi = bsi_start (bb1); bsi_stmt (bsi) != s2; bsi_next (&bsi))
2054         if (bsi_stmt (bsi) == s1)
2055           return true;
2056
2057       return false;
2058     }
2059
2060   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb2, bb1);
2061 }
2062
2063 /* Returns true when we can prove that the number of executions of
2064    STMT in the loop is at most NITER, according to the bound on
2065    the number of executions of the statement NITER_BOUND->stmt recorded in
2066    NITER_BOUND.  If STMT is NULL, we must prove this bound for all
2067    statements in the loop.  */
2068
2069 static bool
2070 n_of_executions_at_most (tree stmt,
2071                          struct nb_iter_bound *niter_bound, 
2072                          tree niter)
2073 {
2074   double_int bound = niter_bound->bound;
2075   tree nit_type = TREE_TYPE (niter);
2076   enum tree_code cmp;
2077
2078   gcc_assert (TYPE_UNSIGNED (nit_type));
2079
2080   /* If the bound does not even fit into NIT_TYPE, it cannot tell us that
2081      the number of iterations is small.  */
2082   if (!double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
2083     return false;
2084
2085   /* We know that NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
2086      times.  This means that:
2087      
2088      -- if NITER_BOUND->is_exit is true, then everything before
2089         NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
2090         times, and everyting after it at most NITER_BOUND->bound times.
2091
2092      -- If NITER_BOUND->is_exit is false, then if we can prove that when STMT
2093         is executed, then NITER_BOUND->stmt is executed as well in the same
2094         iteration (we conclude that if both statements belong to the same
2095         basic block, or if STMT is after NITER_BOUND->stmt), then STMT
2096         is executed at most NITER_BOUND->bound + 1 times.  Otherwise STMT is
2097         executed at most NITER_BOUND->bound + 2 times.  */
2098
2099   if (niter_bound->is_exit)
2100     {
2101       if (stmt
2102           && stmt != niter_bound->stmt
2103           && stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt))
2104         cmp = GE_EXPR;
2105       else
2106         cmp = GT_EXPR;
2107     }
2108   else
2109     {
2110       if (!stmt
2111           || (bb_for_stmt (stmt) != bb_for_stmt (niter_bound->stmt)
2112               && !stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt)))
2113         {
2114           bound = double_int_add (bound, double_int_one);
2115           if (double_int_zero_p (bound)
2116               || !double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
2117             return false;
2118         }
2119       cmp = GT_EXPR;
2120     }
2121
2122   return nonzero_p (fold_binary (cmp, boolean_type_node,
2123                                  niter,
2124                                  double_int_to_tree (nit_type, bound)));
2125 }
2126
2127 /* Returns true if the arithmetics in TYPE can be assumed not to wrap.  */
2128
2129 bool
2130 nowrap_type_p (tree type)
2131 {
2132   if (!flag_wrapv
2133       && INTEGRAL_TYPE_P (type)
2134       && !TYPE_UNSIGNED (type))
2135     return true;
2136
2137   if (POINTER_TYPE_P (type))
2138     return true;
2139
2140   return false;
2141 }
2142
2143 /* Return false only when the induction variable BASE + STEP * I is
2144    known to not overflow: i.e. when the number of iterations is small
2145    enough with respect to the step and initial condition in order to
2146    keep the evolution confined in TYPEs bounds.  Return true when the
2147    iv is known to overflow or when the property is not computable.
2148  
2149    USE_OVERFLOW_SEMANTICS is true if this function should assume that
2150    the rules for overflow of the given language apply (e.g., that signed
2151    arithmetics in C does not overflow).  */
2152
2153 bool
2154 scev_probably_wraps_p (tree base, tree step, 
2155                        tree at_stmt, struct loop *loop,
2156                        bool use_overflow_semantics)
2157 {
2158   struct nb_iter_bound *bound;
2159   tree delta, step_abs;
2160   tree unsigned_type, valid_niter;
2161   tree type = TREE_TYPE (step);
2162
2163   /* FIXME: We really need something like
2164      http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2005-06/msg02025.html.
2165
2166      We used to test for the following situation that frequently appears
2167      during address arithmetics:
2168          
2169        D.1621_13 = (long unsigned intD.4) D.1620_12;
2170        D.1622_14 = D.1621_13 * 8;
2171        D.1623_15 = (doubleD.29 *) D.1622_14;
2172
2173      And derived that the sequence corresponding to D_14
2174      can be proved to not wrap because it is used for computing a
2175      memory access; however, this is not really the case -- for example,
2176      if D_12 = (unsigned char) [254,+,1], then D_14 has values
2177      2032, 2040, 0, 8, ..., but the code is still legal.  */
2178
2179   if (chrec_contains_undetermined (base)
2180       || chrec_contains_undetermined (step)
2181       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2182     return true;
2183
2184   if (zero_p (step))
2185     return false;
2186
2187   /* If we can use the fact that signed and pointer arithmetics does not
2188      wrap, we are done.  */
2189   if (use_overflow_semantics && nowrap_type_p (type))
2190     return false;
2191
2192   /* Otherwise, compute the number of iterations before we reach the
2193      bound of the type, and verify that the loop is exited before this
2194      occurs.  */
2195   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
2196   base = fold_convert (unsigned_type, base);
2197
2198   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
2199     {
2200       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
2201                                    lower_bound_in_type (type, type));
2202       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
2203       step_abs = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type,
2204                               fold_convert (unsigned_type, step));
2205     }
2206   else
2207     {
2208       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
2209                                    upper_bound_in_type (type, type));
2210       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
2211       step_abs = fold_convert (unsigned_type, step);
2212     }
2213
2214   valid_niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step_abs);
2215
2216   estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
2217   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
2218     if (n_of_executions_at_most (at_stmt, bound, valid_niter))
2219       return false;
2220
2221   /* At this point we still don't have a proof that the iv does not
2222      overflow: give up.  */
2223   return true;
2224 }
2225
2226 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of LOOP.  */
2227
2228 void
2229 free_numbers_of_iterations_estimates_loop (struct loop *loop)
2230 {
2231   struct nb_iter_bound *bound, *next;
2232
2233   loop->nb_iterations = NULL;
2234   loop->estimate_state = EST_NOT_COMPUTED;
2235   for (bound = loop->bounds; bound; bound = next)
2236     {
2237       next = bound->next;
2238       free (bound);
2239     }
2240
2241   loop->bounds = NULL;
2242 }
2243
2244 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of LOOPS.  */
2245
2246 void
2247 free_numbers_of_iterations_estimates (struct loops *loops)
2248 {
2249   unsigned i;
2250   struct loop *loop;
2251
2252   for (i = 1; i < loops->num; i++)
2253     {
2254       loop = loops->parray[i];
2255       if (loop)
2256         free_numbers_of_iterations_estimates_loop (loop);
2257     }
2258 }
2259
2260 /* Substitute value VAL for ssa name NAME inside expressions held
2261    at LOOP.  */
2262
2263 void
2264 substitute_in_loop_info (struct loop *loop, tree name, tree val)
2265 {
2266   loop->nb_iterations = simplify_replace_tree (loop->nb_iterations, name, val);
2267 }