OSDN Git Service

Fix a bug in tilegx_fixup_pcrel_references, to properly match and
[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, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "basic-block.h"
28 #include "output.h"
29 #include "tree-pretty-print.h"
30 #include "gimple-pretty-print.h"
31 #include "intl.h"
32 #include "tree-flow.h"
33 #include "tree-dump.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "tree-pass.h"
36 #include "ggc.h"
37 #include "tree-chrec.h"
38 #include "tree-scalar-evolution.h"
39 #include "tree-data-ref.h"
40 #include "params.h"
41 #include "flags.h"
42 #include "diagnostic-core.h"
43 #include "tree-inline.h"
44 #include "gmp.h"
45
46 #define SWAP(X, Y) do { affine_iv *tmp = (X); (X) = (Y); (Y) = tmp; } while (0)
47
48 /* The maximum number of dominator BBs we search for conditions
49    of loop header copies we use for simplifying a conditional
50    expression.  */
51 #define MAX_DOMINATORS_TO_WALK 8
52
53 /*
54
55    Analysis of number of iterations of an affine exit test.
56
57 */
58
59 /* Bounds on some value, BELOW <= X <= UP.  */
60
61 typedef struct
62 {
63   mpz_t below, up;
64 } bounds;
65
66
67 /* Splits expression EXPR to a variable part VAR and constant OFFSET.  */
68
69 static void
70 split_to_var_and_offset (tree expr, tree *var, mpz_t offset)
71 {
72   tree type = TREE_TYPE (expr);
73   tree op0, op1;
74   double_int off;
75   bool negate = false;
76
77   *var = expr;
78   mpz_set_ui (offset, 0);
79
80   switch (TREE_CODE (expr))
81     {
82     case MINUS_EXPR:
83       negate = true;
84       /* Fallthru.  */
85
86     case PLUS_EXPR:
87     case POINTER_PLUS_EXPR:
88       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
89       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
90
91       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST)
92         break;
93
94       *var = op0;
95       /* Always sign extend the offset.  */
96       off = tree_to_double_int (op1);
97       off = double_int_sext (off, TYPE_PRECISION (type));
98       mpz_set_double_int (offset, off, false);
99       if (negate)
100         mpz_neg (offset, offset);
101       break;
102
103     case INTEGER_CST:
104       *var = build_int_cst_type (type, 0);
105       off = tree_to_double_int (expr);
106       mpz_set_double_int (offset, off, TYPE_UNSIGNED (type));
107       break;
108
109     default:
110       break;
111     }
112 }
113
114 /* Stores estimate on the minimum/maximum value of the expression VAR + OFF
115    in TYPE to MIN and MAX.  */
116
117 static void
118 determine_value_range (tree type, tree var, mpz_t off,
119                        mpz_t min, mpz_t max)
120 {
121   /* If the expression is a constant, we know its value exactly.  */
122   if (integer_zerop (var))
123     {
124       mpz_set (min, off);
125       mpz_set (max, off);
126       return;
127     }
128
129   /* If the computation may wrap, we know nothing about the value, except for
130      the range of the type.  */
131   get_type_static_bounds (type, min, max);
132   if (!nowrap_type_p (type))
133     return;
134
135   /* Since the addition of OFF does not wrap, if OFF is positive, then we may
136      add it to MIN, otherwise to MAX.  */
137   if (mpz_sgn (off) < 0)
138     mpz_add (max, max, off);
139   else
140     mpz_add (min, min, off);
141 }
142
143 /* Stores the bounds on the difference of the values of the expressions
144    (var + X) and (var + Y), computed in TYPE, to BNDS.  */
145
146 static void
147 bound_difference_of_offsetted_base (tree type, mpz_t x, mpz_t y,
148                                     bounds *bnds)
149 {
150   int rel = mpz_cmp (x, y);
151   bool may_wrap = !nowrap_type_p (type);
152   mpz_t m;
153
154   /* If X == Y, then the expressions are always equal.
155      If X > Y, there are the following possibilities:
156        a) neither of var + X and var + Y overflow or underflow, or both of
157           them do.  Then their difference is X - Y.
158        b) var + X overflows, and var + Y does not.  Then the values of the
159           expressions are var + X - M and var + Y, where M is the range of
160           the type, and their difference is X - Y - M.
161        c) var + Y underflows and var + X does not.  Their difference again
162           is M - X + Y.
163        Therefore, if the arithmetics in type does not overflow, then the
164        bounds are (X - Y, X - Y), otherwise they are (X - Y - M, X - Y)
165      Similarly, if X < Y, the bounds are either (X - Y, X - Y) or
166      (X - Y, X - Y + M).  */
167
168   if (rel == 0)
169     {
170       mpz_set_ui (bnds->below, 0);
171       mpz_set_ui (bnds->up, 0);
172       return;
173     }
174
175   mpz_init (m);
176   mpz_set_double_int (m, double_int_mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
177   mpz_add_ui (m, m, 1);
178   mpz_sub (bnds->up, x, y);
179   mpz_set (bnds->below, bnds->up);
180
181   if (may_wrap)
182     {
183       if (rel > 0)
184         mpz_sub (bnds->below, bnds->below, m);
185       else
186         mpz_add (bnds->up, bnds->up, m);
187     }
188
189   mpz_clear (m);
190 }
191
192 /* From condition C0 CMP C1 derives information regarding the
193    difference of values of VARX + OFFX and VARY + OFFY, computed in TYPE,
194    and stores it to BNDS.  */
195
196 static void
197 refine_bounds_using_guard (tree type, tree varx, mpz_t offx,
198                            tree vary, mpz_t offy,
199                            tree c0, enum tree_code cmp, tree c1,
200                            bounds *bnds)
201 {
202   tree varc0, varc1, tmp, ctype;
203   mpz_t offc0, offc1, loffx, loffy, bnd;
204   bool lbound = false;
205   bool no_wrap = nowrap_type_p (type);
206   bool x_ok, y_ok;
207
208   switch (cmp)
209     {
210     case LT_EXPR:
211     case LE_EXPR:
212     case GT_EXPR:
213     case GE_EXPR:
214       STRIP_SIGN_NOPS (c0);
215       STRIP_SIGN_NOPS (c1);
216       ctype = TREE_TYPE (c0);
217       if (!useless_type_conversion_p (ctype, type))
218         return;
219
220       break;
221
222     case EQ_EXPR:
223       /* We could derive quite precise information from EQ_EXPR, however, such
224          a guard is unlikely to appear, so we do not bother with handling
225          it.  */
226       return;
227
228     case NE_EXPR:
229       /* NE_EXPR comparisons do not contain much of useful information, except for
230          special case of comparing with the bounds of the type.  */
231       if (TREE_CODE (c1) != INTEGER_CST
232           || !INTEGRAL_TYPE_P (type))
233         return;
234
235       /* Ensure that the condition speaks about an expression in the same type
236          as X and Y.  */
237       ctype = TREE_TYPE (c0);
238       if (TYPE_PRECISION (ctype) != TYPE_PRECISION (type))
239         return;
240       c0 = fold_convert (type, c0);
241       c1 = fold_convert (type, c1);
242
243       if (TYPE_MIN_VALUE (type)
244           && operand_equal_p (c1, TYPE_MIN_VALUE (type), 0))
245         {
246           cmp = GT_EXPR;
247           break;
248         }
249       if (TYPE_MAX_VALUE (type)
250           && operand_equal_p (c1, TYPE_MAX_VALUE (type), 0))
251         {
252           cmp = LT_EXPR;
253           break;
254         }
255
256       return;
257     default:
258       return;
259     }
260
261   mpz_init (offc0);
262   mpz_init (offc1);
263   split_to_var_and_offset (expand_simple_operations (c0), &varc0, offc0);
264   split_to_var_and_offset (expand_simple_operations (c1), &varc1, offc1);
265
266   /* We are only interested in comparisons of expressions based on VARX and
267      VARY.  TODO -- we might also be able to derive some bounds from
268      expressions containing just one of the variables.  */
269
270   if (operand_equal_p (varx, varc1, 0))
271     {
272       tmp = varc0; varc0 = varc1; varc1 = tmp;
273       mpz_swap (offc0, offc1);
274       cmp = swap_tree_comparison (cmp);
275     }
276
277   if (!operand_equal_p (varx, varc0, 0)
278       || !operand_equal_p (vary, varc1, 0))
279     goto end;
280
281   mpz_init_set (loffx, offx);
282   mpz_init_set (loffy, offy);
283
284   if (cmp == GT_EXPR || cmp == GE_EXPR)
285     {
286       tmp = varx; varx = vary; vary = tmp;
287       mpz_swap (offc0, offc1);
288       mpz_swap (loffx, loffy);
289       cmp = swap_tree_comparison (cmp);
290       lbound = true;
291     }
292
293   /* If there is no overflow, the condition implies that
294
295      (VARX + OFFX) cmp (VARY + OFFY) + (OFFX - OFFY + OFFC1 - OFFC0).
296
297      The overflows and underflows may complicate things a bit; each
298      overflow decreases the appropriate offset by M, and underflow
299      increases it by M.  The above inequality would not necessarily be
300      true if
301
302      -- VARX + OFFX underflows and VARX + OFFC0 does not, or
303         VARX + OFFC0 overflows, but VARX + OFFX does not.
304         This may only happen if OFFX < OFFC0.
305      -- VARY + OFFY overflows and VARY + OFFC1 does not, or
306         VARY + OFFC1 underflows and VARY + OFFY does not.
307         This may only happen if OFFY > OFFC1.  */
308
309   if (no_wrap)
310     {
311       x_ok = true;
312       y_ok = true;
313     }
314   else
315     {
316       x_ok = (integer_zerop (varx)
317               || mpz_cmp (loffx, offc0) >= 0);
318       y_ok = (integer_zerop (vary)
319               || mpz_cmp (loffy, offc1) <= 0);
320     }
321
322   if (x_ok && y_ok)
323     {
324       mpz_init (bnd);
325       mpz_sub (bnd, loffx, loffy);
326       mpz_add (bnd, bnd, offc1);
327       mpz_sub (bnd, bnd, offc0);
328
329       if (cmp == LT_EXPR)
330         mpz_sub_ui (bnd, bnd, 1);
331
332       if (lbound)
333         {
334           mpz_neg (bnd, bnd);
335           if (mpz_cmp (bnds->below, bnd) < 0)
336             mpz_set (bnds->below, bnd);
337         }
338       else
339         {
340           if (mpz_cmp (bnd, bnds->up) < 0)
341             mpz_set (bnds->up, bnd);
342         }
343       mpz_clear (bnd);
344     }
345
346   mpz_clear (loffx);
347   mpz_clear (loffy);
348 end:
349   mpz_clear (offc0);
350   mpz_clear (offc1);
351 }
352
353 /* Stores the bounds on the value of the expression X - Y in LOOP to BNDS.
354    The subtraction is considered to be performed in arbitrary precision,
355    without overflows.
356
357    We do not attempt to be too clever regarding the value ranges of X and
358    Y; most of the time, they are just integers or ssa names offsetted by
359    integer.  However, we try to use the information contained in the
360    comparisons before the loop (usually created by loop header copying).  */
361
362 static void
363 bound_difference (struct loop *loop, tree x, tree y, bounds *bnds)
364 {
365   tree type = TREE_TYPE (x);
366   tree varx, vary;
367   mpz_t offx, offy;
368   mpz_t minx, maxx, miny, maxy;
369   int cnt = 0;
370   edge e;
371   basic_block bb;
372   tree c0, c1;
373   gimple cond;
374   enum tree_code cmp;
375
376   /* Get rid of unnecessary casts, but preserve the value of
377      the expressions.  */
378   STRIP_SIGN_NOPS (x);
379   STRIP_SIGN_NOPS (y);
380
381   mpz_init (bnds->below);
382   mpz_init (bnds->up);
383   mpz_init (offx);
384   mpz_init (offy);
385   split_to_var_and_offset (x, &varx, offx);
386   split_to_var_and_offset (y, &vary, offy);
387
388   if (!integer_zerop (varx)
389       && operand_equal_p (varx, vary, 0))
390     {
391       /* Special case VARX == VARY -- we just need to compare the
392          offsets.  The matters are a bit more complicated in the
393          case addition of offsets may wrap.  */
394       bound_difference_of_offsetted_base (type, offx, offy, bnds);
395     }
396   else
397     {
398       /* Otherwise, use the value ranges to determine the initial
399          estimates on below and up.  */
400       mpz_init (minx);
401       mpz_init (maxx);
402       mpz_init (miny);
403       mpz_init (maxy);
404       determine_value_range (type, varx, offx, minx, maxx);
405       determine_value_range (type, vary, offy, miny, maxy);
406
407       mpz_sub (bnds->below, minx, maxy);
408       mpz_sub (bnds->up, maxx, miny);
409       mpz_clear (minx);
410       mpz_clear (maxx);
411       mpz_clear (miny);
412       mpz_clear (maxy);
413     }
414
415   /* If both X and Y are constants, we cannot get any more precise.  */
416   if (integer_zerop (varx) && integer_zerop (vary))
417     goto end;
418
419   /* Now walk the dominators of the loop header and use the entry
420      guards to refine the estimates.  */
421   for (bb = loop->header;
422        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
423        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
424     {
425       if (!single_pred_p (bb))
426         continue;
427       e = single_pred_edge (bb);
428
429       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
430         continue;
431
432       cond = last_stmt (e->src);
433       c0 = gimple_cond_lhs (cond);
434       cmp = gimple_cond_code (cond);
435       c1 = gimple_cond_rhs (cond);
436
437       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
438         cmp = invert_tree_comparison (cmp, false);
439
440       refine_bounds_using_guard (type, varx, offx, vary, offy,
441                                  c0, cmp, c1, bnds);
442       ++cnt;
443     }
444
445 end:
446   mpz_clear (offx);
447   mpz_clear (offy);
448 }
449
450 /* Update the bounds in BNDS that restrict the value of X to the bounds
451    that restrict the value of X + DELTA.  X can be obtained as a
452    difference of two values in TYPE.  */
453
454 static void
455 bounds_add (bounds *bnds, double_int delta, tree type)
456 {
457   mpz_t mdelta, max;
458
459   mpz_init (mdelta);
460   mpz_set_double_int (mdelta, delta, false);
461
462   mpz_init (max);
463   mpz_set_double_int (max, double_int_mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
464
465   mpz_add (bnds->up, bnds->up, mdelta);
466   mpz_add (bnds->below, bnds->below, mdelta);
467
468   if (mpz_cmp (bnds->up, max) > 0)
469     mpz_set (bnds->up, max);
470
471   mpz_neg (max, max);
472   if (mpz_cmp (bnds->below, max) < 0)
473     mpz_set (bnds->below, max);
474
475   mpz_clear (mdelta);
476   mpz_clear (max);
477 }
478
479 /* Update the bounds in BNDS that restrict the value of X to the bounds
480    that restrict the value of -X.  */
481
482 static void
483 bounds_negate (bounds *bnds)
484 {
485   mpz_t tmp;
486
487   mpz_init_set (tmp, bnds->up);
488   mpz_neg (bnds->up, bnds->below);
489   mpz_neg (bnds->below, tmp);
490   mpz_clear (tmp);
491 }
492
493 /* Returns inverse of X modulo 2^s, where MASK = 2^s-1.  */
494
495 static tree
496 inverse (tree x, tree mask)
497 {
498   tree type = TREE_TYPE (x);
499   tree rslt;
500   unsigned ctr = tree_floor_log2 (mask);
501
502   if (TYPE_PRECISION (type) <= HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
503     {
504       unsigned HOST_WIDE_INT ix;
505       unsigned HOST_WIDE_INT imask;
506       unsigned HOST_WIDE_INT irslt = 1;
507
508       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (x));
509       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (mask));
510
511       ix = int_cst_value (x);
512       imask = int_cst_value (mask);
513
514       for (; ctr; ctr--)
515         {
516           irslt *= ix;
517           ix *= ix;
518         }
519       irslt &= imask;
520
521       rslt = build_int_cst_type (type, irslt);
522     }
523   else
524     {
525       rslt = build_int_cst (type, 1);
526       for (; ctr; ctr--)
527         {
528           rslt = int_const_binop (MULT_EXPR, rslt, x);
529           x = int_const_binop (MULT_EXPR, x, x);
530         }
531       rslt = int_const_binop (BIT_AND_EXPR, rslt, mask);
532     }
533
534   return rslt;
535 }
536
537 /* Derives the upper bound BND on the number of executions of loop with exit
538    condition S * i <> C.  If NO_OVERFLOW is true, then the control variable of
539    the loop does not overflow.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if we are guaranteed
540    that the loop ends through this exit, i.e., the induction variable ever
541    reaches the value of C.  
542    
543    The value C is equal to final - base, where final and base are the final and
544    initial value of the actual induction variable in the analysed loop.  BNDS
545    bounds the value of this difference when computed in signed type with
546    unbounded range, while the computation of C is performed in an unsigned
547    type with the range matching the range of the type of the induction variable.
548    In particular, BNDS.up contains an upper bound on C in the following cases:
549    -- if the iv must reach its final value without overflow, i.e., if
550       NO_OVERFLOW && EXIT_MUST_BE_TAKEN is true, or
551    -- if final >= base, which we know to hold when BNDS.below >= 0.  */
552
553 static void
554 number_of_iterations_ne_max (mpz_t bnd, bool no_overflow, tree c, tree s,
555                              bounds *bnds, bool exit_must_be_taken)
556 {
557   double_int max;
558   mpz_t d;
559   bool bnds_u_valid = ((no_overflow && exit_must_be_taken)
560                        || mpz_sgn (bnds->below) >= 0);
561
562   if (multiple_of_p (TREE_TYPE (c), c, s))
563     {
564       /* If C is an exact multiple of S, then its value will be reached before
565          the induction variable overflows (unless the loop is exited in some
566          other way before).  Note that the actual induction variable in the
567          loop (which ranges from base to final instead of from 0 to C) may
568          overflow, in which case BNDS.up will not be giving a correct upper
569          bound on C; thus, BNDS_U_VALID had to be computed in advance.  */
570       no_overflow = true;
571       exit_must_be_taken = true;
572     }
573
574   /* If the induction variable can overflow, the number of iterations is at
575      most the period of the control variable (or infinite, but in that case
576      the whole # of iterations analysis will fail).  */
577   if (!no_overflow)
578     {
579       max = double_int_mask (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (c))
580                              - tree_low_cst (num_ending_zeros (s), 1));
581       mpz_set_double_int (bnd, max, true);
582       return;
583     }
584
585   /* Now we know that the induction variable does not overflow, so the loop
586      iterates at most (range of type / S) times.  */
587   mpz_set_double_int (bnd, double_int_mask (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (c))),
588                       true);
589
590   /* If the induction variable is guaranteed to reach the value of C before
591      overflow, ... */
592   if (exit_must_be_taken)
593     {
594       /* ... then we can strenghten this to C / S, and possibly we can use
595          the upper bound on C given by BNDS.  */
596       if (TREE_CODE (c) == INTEGER_CST)
597         mpz_set_double_int (bnd, tree_to_double_int (c), true);
598       else if (bnds_u_valid)
599         mpz_set (bnd, bnds->up);
600     }
601
602   mpz_init (d);
603   mpz_set_double_int (d, tree_to_double_int (s), true);
604   mpz_fdiv_q (bnd, bnd, d);
605   mpz_clear (d);
606 }
607
608 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
609    is IV <> FINAL.  TYPE is the type of the iv.  The number of
610    iterations is stored to NITER.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if
611    we know that the exit must be taken eventually, i.e., that the IV
612    ever reaches the value FINAL (we derived this earlier, and possibly set
613    NITER->assumptions to make sure this is the case).  BNDS contains the
614    bounds on the difference FINAL - IV->base.  */
615
616 static bool
617 number_of_iterations_ne (tree type, affine_iv *iv, tree final,
618                          struct tree_niter_desc *niter, bool exit_must_be_taken,
619                          bounds *bnds)
620 {
621   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
622   tree s, c, d, bits, assumption, tmp, bound;
623   mpz_t max;
624
625   niter->control = *iv;
626   niter->bound = final;
627   niter->cmp = NE_EXPR;
628
629   /* Rearrange the terms so that we get inequality S * i <> C, with S
630      positive.  Also cast everything to the unsigned type.  If IV does
631      not overflow, BNDS bounds the value of C.  Also, this is the
632      case if the computation |FINAL - IV->base| does not overflow, i.e.,
633      if BNDS->below in the result is nonnegative.  */
634   if (tree_int_cst_sign_bit (iv->step))
635     {
636       s = fold_convert (niter_type,
637                         fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv->step));
638       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
639                        fold_convert (niter_type, iv->base),
640                        fold_convert (niter_type, final));
641       bounds_negate (bnds);
642     }
643   else
644     {
645       s = fold_convert (niter_type, iv->step);
646       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
647                        fold_convert (niter_type, final),
648                        fold_convert (niter_type, iv->base));
649     }
650
651   mpz_init (max);
652   number_of_iterations_ne_max (max, iv->no_overflow, c, s, bnds,
653                                exit_must_be_taken);
654   niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, max, false);
655   mpz_clear (max);
656
657   /* First the trivial cases -- when the step is 1.  */
658   if (integer_onep (s))
659     {
660       niter->niter = c;
661       return true;
662     }
663
664   /* Let nsd (step, size of mode) = d.  If d does not divide c, the loop
665      is infinite.  Otherwise, the number of iterations is
666      (inverse(s/d) * (c/d)) mod (size of mode/d).  */
667   bits = num_ending_zeros (s);
668   bound = build_low_bits_mask (niter_type,
669                                (TYPE_PRECISION (niter_type)
670                                 - tree_low_cst (bits, 1)));
671
672   d = fold_binary_to_constant (LSHIFT_EXPR, niter_type,
673                                build_int_cst (niter_type, 1), bits);
674   s = fold_binary_to_constant (RSHIFT_EXPR, niter_type, s, bits);
675
676   if (!exit_must_be_taken)
677     {
678       /* If we cannot assume that the exit is taken eventually, record the
679          assumptions for divisibility of c.  */
680       assumption = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, c, d);
681       assumption = fold_build2 (EQ_EXPR, boolean_type_node,
682                                 assumption, build_int_cst (niter_type, 0));
683       if (!integer_nonzerop (assumption))
684         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
685                                           niter->assumptions, assumption);
686     }
687
688   c = fold_build2 (EXACT_DIV_EXPR, niter_type, c, d);
689   tmp = fold_build2 (MULT_EXPR, niter_type, c, inverse (s, bound));
690   niter->niter = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, niter_type, tmp, bound);
691   return true;
692 }
693
694 /* Checks whether we can determine the final value of the control variable
695    of the loop with ending condition IV0 < IV1 (computed in TYPE).
696    DELTA is the difference IV1->base - IV0->base, STEP is the absolute value
697    of the step.  The assumptions necessary to ensure that the computation
698    of the final value does not overflow are recorded in NITER.  If we
699    find the final value, we adjust DELTA and return TRUE.  Otherwise
700    we return false.  BNDS bounds the value of IV1->base - IV0->base,
701    and will be updated by the same amount as DELTA.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is
702    true if we know that the exit must be taken eventually.  */
703
704 static bool
705 number_of_iterations_lt_to_ne (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
706                                struct tree_niter_desc *niter,
707                                tree *delta, tree step,
708                                bool exit_must_be_taken, bounds *bnds)
709 {
710   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
711   tree mod = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, *delta, step);
712   tree tmod;
713   mpz_t mmod;
714   tree assumption = boolean_true_node, bound, noloop;
715   bool ret = false, fv_comp_no_overflow;
716   tree type1 = type;
717   if (POINTER_TYPE_P (type))
718     type1 = sizetype;
719
720   if (TREE_CODE (mod) != INTEGER_CST)
721     return false;
722   if (integer_nonzerop (mod))
723     mod = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step, mod);
724   tmod = fold_convert (type1, mod);
725
726   mpz_init (mmod);
727   mpz_set_double_int (mmod, tree_to_double_int (mod), true);
728   mpz_neg (mmod, mmod);
729
730   /* If the induction variable does not overflow and the exit is taken,
731      then the computation of the final value does not overflow.  This is
732      also obviously the case if the new final value is equal to the
733      current one.  Finally, we postulate this for pointer type variables,
734      as the code cannot rely on the object to that the pointer points being
735      placed at the end of the address space (and more pragmatically,
736      TYPE_{MIN,MAX}_VALUE is not defined for pointers).  */
737   if (integer_zerop (mod) || POINTER_TYPE_P (type))
738     fv_comp_no_overflow = true;
739   else if (!exit_must_be_taken)
740     fv_comp_no_overflow = false;
741   else
742     fv_comp_no_overflow =
743             (iv0->no_overflow && integer_nonzerop (iv0->step))
744             || (iv1->no_overflow && integer_nonzerop (iv1->step));
745
746   if (integer_nonzerop (iv0->step))
747     {
748       /* The final value of the iv is iv1->base + MOD, assuming that this
749          computation does not overflow, and that
750          iv0->base <= iv1->base + MOD.  */
751       if (!fv_comp_no_overflow)
752         {
753           bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
754                                TYPE_MAX_VALUE (type1), tmod);
755           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
756                                     iv1->base, bound);
757           if (integer_zerop (assumption))
758             goto end;
759         }
760       if (mpz_cmp (mmod, bnds->below) < 0)
761         noloop = boolean_false_node;
762       else if (POINTER_TYPE_P (type))
763         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
764                               iv0->base,
765                               fold_build_pointer_plus (iv1->base, tmod));
766       else
767         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
768                               iv0->base,
769                               fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
770                                            iv1->base, tmod));
771     }
772   else
773     {
774       /* The final value of the iv is iv0->base - MOD, assuming that this
775          computation does not overflow, and that
776          iv0->base - MOD <= iv1->base. */
777       if (!fv_comp_no_overflow)
778         {
779           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
780                                TYPE_MIN_VALUE (type1), tmod);
781           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
782                                     iv0->base, bound);
783           if (integer_zerop (assumption))
784             goto end;
785         }
786       if (mpz_cmp (mmod, bnds->below) < 0)
787         noloop = boolean_false_node;
788       else if (POINTER_TYPE_P (type))
789         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
790                               fold_build_pointer_plus (iv0->base,
791                                                        fold_build1 (NEGATE_EXPR,
792                                                                     type1, tmod)),
793                               iv1->base);
794       else
795         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
796                               fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
797                                            iv0->base, tmod),
798                               iv1->base);
799     }
800
801   if (!integer_nonzerop (assumption))
802     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
803                                       niter->assumptions,
804                                       assumption);
805   if (!integer_zerop (noloop))
806     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
807                                       niter->may_be_zero,
808                                       noloop);
809   bounds_add (bnds, tree_to_double_int (mod), type);
810   *delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, *delta, mod);
811
812   ret = true;
813 end:
814   mpz_clear (mmod);
815   return ret;
816 }
817
818 /* Add assertions to NITER that ensure that the control variable of the loop
819    with ending condition IV0 < IV1 does not overflow.  Types of IV0 and IV1
820    are TYPE.  Returns false if we can prove that there is an overflow, true
821    otherwise.  STEP is the absolute value of the step.  */
822
823 static bool
824 assert_no_overflow_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
825                        struct tree_niter_desc *niter, tree step)
826 {
827   tree bound, d, assumption, diff;
828   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
829
830   if (integer_nonzerop (iv0->step))
831     {
832       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i += iv0->step) */
833       if (iv0->no_overflow)
834         return true;
835
836       /* If iv0->base is a constant, we can determine the last value before
837          overflow precisely; otherwise we conservatively assume
838          MAX - STEP + 1.  */
839
840       if (TREE_CODE (iv0->base) == INTEGER_CST)
841         {
842           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
843                            fold_convert (niter_type, TYPE_MAX_VALUE (type)),
844                            fold_convert (niter_type, iv0->base));
845           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
846         }
847       else
848         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
849                             build_int_cst (niter_type, 1));
850       bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
851                            TYPE_MAX_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
852       assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
853                                 iv1->base, bound);
854     }
855   else
856     {
857       /* for (i = iv1->base; i > iv0->base; i += iv1->step) */
858       if (iv1->no_overflow)
859         return true;
860
861       if (TREE_CODE (iv1->base) == INTEGER_CST)
862         {
863           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
864                            fold_convert (niter_type, iv1->base),
865                            fold_convert (niter_type, TYPE_MIN_VALUE (type)));
866           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
867         }
868       else
869         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
870                             build_int_cst (niter_type, 1));
871       bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
872                            TYPE_MIN_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
873       assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
874                                 iv0->base, bound);
875     }
876
877   if (integer_zerop (assumption))
878     return false;
879   if (!integer_nonzerop (assumption))
880     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
881                                       niter->assumptions, assumption);
882
883   iv0->no_overflow = true;
884   iv1->no_overflow = true;
885   return true;
886 }
887
888 /* Add an assumption to NITER that a loop whose ending condition
889    is IV0 < IV1 rolls.  TYPE is the type of the control iv.  BNDS
890    bounds the value of IV1->base - IV0->base.  */
891
892 static void
893 assert_loop_rolls_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
894                       struct tree_niter_desc *niter, bounds *bnds)
895 {
896   tree assumption = boolean_true_node, bound, diff;
897   tree mbz, mbzl, mbzr, type1;
898   bool rolls_p, no_overflow_p;
899   double_int dstep;
900   mpz_t mstep, max;
901
902   /* We are going to compute the number of iterations as
903      (iv1->base - iv0->base + step - 1) / step, computed in the unsigned
904      variant of TYPE.  This formula only works if
905
906      -step + 1 <= (iv1->base - iv0->base) <= MAX - step + 1
907
908      (where MAX is the maximum value of the unsigned variant of TYPE, and
909      the computations in this formula are performed in full precision,
910      i.e., without overflows).
911
912      Usually, for loops with exit condition iv0->base + step * i < iv1->base,
913      we have a condition of the form iv0->base - step < iv1->base before the loop,
914      and for loops iv0->base < iv1->base - step * i the condition
915      iv0->base < iv1->base + step, due to loop header copying, which enable us
916      to prove the lower bound.
917
918      The upper bound is more complicated.  Unless the expressions for initial
919      and final value themselves contain enough information, we usually cannot
920      derive it from the context.  */
921
922   /* First check whether the answer does not follow from the bounds we gathered
923      before.  */
924   if (integer_nonzerop (iv0->step))
925     dstep = tree_to_double_int (iv0->step);
926   else
927     {
928       dstep = double_int_sext (tree_to_double_int (iv1->step),
929                                TYPE_PRECISION (type));
930       dstep = double_int_neg (dstep);
931     }
932
933   mpz_init (mstep);
934   mpz_set_double_int (mstep, dstep, true);
935   mpz_neg (mstep, mstep);
936   mpz_add_ui (mstep, mstep, 1);
937
938   rolls_p = mpz_cmp (mstep, bnds->below) <= 0;
939
940   mpz_init (max);
941   mpz_set_double_int (max, double_int_mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
942   mpz_add (max, max, mstep);
943   no_overflow_p = (mpz_cmp (bnds->up, max) <= 0
944                    /* For pointers, only values lying inside a single object
945                       can be compared or manipulated by pointer arithmetics.
946                       Gcc in general does not allow or handle objects larger
947                       than half of the address space, hence the upper bound
948                       is satisfied for pointers.  */
949                    || POINTER_TYPE_P (type));
950   mpz_clear (mstep);
951   mpz_clear (max);
952
953   if (rolls_p && no_overflow_p)
954     return;
955
956   type1 = type;
957   if (POINTER_TYPE_P (type))
958     type1 = sizetype;
959
960   /* Now the hard part; we must formulate the assumption(s) as expressions, and
961      we must be careful not to introduce overflow.  */
962
963   if (integer_nonzerop (iv0->step))
964     {
965       diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
966                           iv0->step, build_int_cst (type1, 1));
967
968       /* We need to know that iv0->base >= MIN + iv0->step - 1.  Since
969          0 address never belongs to any object, we can assume this for
970          pointers.  */
971       if (!POINTER_TYPE_P (type))
972         {
973           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
974                                TYPE_MIN_VALUE (type), diff);
975           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
976                                     iv0->base, bound);
977         }
978
979       /* And then we can compute iv0->base - diff, and compare it with
980          iv1->base.  */
981       mbzl = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
982                           fold_convert (type1, iv0->base), diff);
983       mbzr = fold_convert (type1, iv1->base);
984     }
985   else
986     {
987       diff = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
988                           iv1->step, build_int_cst (type1, 1));
989
990       if (!POINTER_TYPE_P (type))
991         {
992           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
993                                TYPE_MAX_VALUE (type), diff);
994           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
995                                     iv1->base, bound);
996         }
997
998       mbzl = fold_convert (type1, iv0->base);
999       mbzr = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
1000                           fold_convert (type1, iv1->base), diff);
1001     }
1002
1003   if (!integer_nonzerop (assumption))
1004     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
1005                                       niter->assumptions, assumption);
1006   if (!rolls_p)
1007     {
1008       mbz = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node, mbzl, mbzr);
1009       niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
1010                                         niter->may_be_zero, mbz);
1011     }
1012 }
1013
1014 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
1015    is IV0 < IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
1016    iterations is stored to NITER.  BNDS bounds the difference
1017    IV1->base - IV0->base.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if we know
1018    that the exit must be taken eventually.  */
1019
1020 static bool
1021 number_of_iterations_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
1022                          struct tree_niter_desc *niter,
1023                          bool exit_must_be_taken, bounds *bnds)
1024 {
1025   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
1026   tree delta, step, s;
1027   mpz_t mstep, tmp;
1028
1029   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1030     {
1031       niter->control = *iv0;
1032       niter->cmp = LT_EXPR;
1033       niter->bound = iv1->base;
1034     }
1035   else
1036     {
1037       niter->control = *iv1;
1038       niter->cmp = GT_EXPR;
1039       niter->bound = iv0->base;
1040     }
1041
1042   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
1043                        fold_convert (niter_type, iv1->base),
1044                        fold_convert (niter_type, iv0->base));
1045
1046   /* First handle the special case that the step is +-1.  */
1047   if ((integer_onep (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
1048       || (integer_all_onesp (iv1->step) && integer_zerop (iv0->step)))
1049     {
1050       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i++)
1051
1052          or
1053
1054          for (i = iv1->base; i > iv0->base; i--).
1055
1056          In both cases # of iterations is iv1->base - iv0->base, assuming that
1057          iv1->base >= iv0->base.
1058
1059          First try to derive a lower bound on the value of
1060          iv1->base - iv0->base, computed in full precision.  If the difference
1061          is nonnegative, we are done, otherwise we must record the
1062          condition.  */
1063
1064       if (mpz_sgn (bnds->below) < 0)
1065         niter->may_be_zero = fold_build2 (LT_EXPR, boolean_type_node,
1066                                           iv1->base, iv0->base);
1067       niter->niter = delta;
1068       niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, bnds->up, false);
1069       return true;
1070     }
1071
1072   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1073     step = fold_convert (niter_type, iv0->step);
1074   else
1075     step = fold_convert (niter_type,
1076                          fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv1->step));
1077
1078   /* If we can determine the final value of the control iv exactly, we can
1079      transform the condition to != comparison.  In particular, this will be
1080      the case if DELTA is constant.  */
1081   if (number_of_iterations_lt_to_ne (type, iv0, iv1, niter, &delta, step,
1082                                      exit_must_be_taken, bnds))
1083     {
1084       affine_iv zps;
1085
1086       zps.base = build_int_cst (niter_type, 0);
1087       zps.step = step;
1088       /* number_of_iterations_lt_to_ne will add assumptions that ensure that
1089          zps does not overflow.  */
1090       zps.no_overflow = true;
1091
1092       return number_of_iterations_ne (type, &zps, delta, niter, true, bnds);
1093     }
1094
1095   /* Make sure that the control iv does not overflow.  */
1096   if (!assert_no_overflow_lt (type, iv0, iv1, niter, step))
1097     return false;
1098
1099   /* We determine the number of iterations as (delta + step - 1) / step.  For
1100      this to work, we must know that iv1->base >= iv0->base - step + 1,
1101      otherwise the loop does not roll.  */
1102   assert_loop_rolls_lt (type, iv0, iv1, niter, bnds);
1103
1104   s = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
1105                    step, build_int_cst (niter_type, 1));
1106   delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, delta, s);
1107   niter->niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, niter_type, delta, step);
1108
1109   mpz_init (mstep);
1110   mpz_init (tmp);
1111   mpz_set_double_int (mstep, tree_to_double_int (step), true);
1112   mpz_add (tmp, bnds->up, mstep);
1113   mpz_sub_ui (tmp, tmp, 1);
1114   mpz_fdiv_q (tmp, tmp, mstep);
1115   niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, tmp, false);
1116   mpz_clear (mstep);
1117   mpz_clear (tmp);
1118
1119   return true;
1120 }
1121
1122 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
1123    is IV0 <= IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
1124    iterations is stored to NITER.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if
1125    we know that this condition must eventually become false (we derived this
1126    earlier, and possibly set NITER->assumptions to make sure this
1127    is the case).  BNDS bounds the difference IV1->base - IV0->base.  */
1128
1129 static bool
1130 number_of_iterations_le (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
1131                          struct tree_niter_desc *niter, bool exit_must_be_taken,
1132                          bounds *bnds)
1133 {
1134   tree assumption;
1135   tree type1 = type;
1136   if (POINTER_TYPE_P (type))
1137     type1 = sizetype;
1138
1139   /* Say that IV0 is the control variable.  Then IV0 <= IV1 iff
1140      IV0 < IV1 + 1, assuming that IV1 is not equal to the greatest
1141      value of the type.  This we must know anyway, since if it is
1142      equal to this value, the loop rolls forever.  We do not check
1143      this condition for pointer type ivs, as the code cannot rely on
1144      the object to that the pointer points being placed at the end of
1145      the address space (and more pragmatically, TYPE_{MIN,MAX}_VALUE is
1146      not defined for pointers).  */
1147
1148   if (!exit_must_be_taken && !POINTER_TYPE_P (type))
1149     {
1150       if (integer_nonzerop (iv0->step))
1151         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
1152                                   iv1->base, TYPE_MAX_VALUE (type));
1153       else
1154         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
1155                                   iv0->base, TYPE_MIN_VALUE (type));
1156
1157       if (integer_zerop (assumption))
1158         return false;
1159       if (!integer_nonzerop (assumption))
1160         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
1161                                           niter->assumptions, assumption);
1162     }
1163
1164   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1165     {
1166       if (POINTER_TYPE_P (type))
1167         iv1->base = fold_build_pointer_plus_hwi (iv1->base, 1);
1168       else
1169         iv1->base = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1, iv1->base,
1170                                  build_int_cst (type1, 1));
1171     }
1172   else if (POINTER_TYPE_P (type))
1173     iv0->base = fold_build_pointer_plus_hwi (iv0->base, -1);
1174   else
1175     iv0->base = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
1176                              iv0->base, build_int_cst (type1, 1));
1177
1178   bounds_add (bnds, double_int_one, type1);
1179
1180   return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1181                                   bnds);
1182 }
1183
1184 /* Dumps description of affine induction variable IV to FILE.  */
1185
1186 static void
1187 dump_affine_iv (FILE *file, affine_iv *iv)
1188 {
1189   if (!integer_zerop (iv->step))
1190     fprintf (file, "[");
1191
1192   print_generic_expr (dump_file, iv->base, TDF_SLIM);
1193
1194   if (!integer_zerop (iv->step))
1195     {
1196       fprintf (file, ", + , ");
1197       print_generic_expr (dump_file, iv->step, TDF_SLIM);
1198       fprintf (file, "]%s", iv->no_overflow ? "(no_overflow)" : "");
1199     }
1200 }
1201
1202 /* Determine the number of iterations according to condition (for staying
1203    inside loop) which compares two induction variables using comparison
1204    operator CODE.  The induction variable on left side of the comparison
1205    is IV0, the right-hand side is IV1.  Both induction variables must have
1206    type TYPE, which must be an integer or pointer type.  The steps of the
1207    ivs must be constants (or NULL_TREE, which is interpreted as constant zero).
1208
1209    LOOP is the loop whose number of iterations we are determining.
1210
1211    ONLY_EXIT is true if we are sure this is the only way the loop could be
1212    exited (including possibly non-returning function calls, exceptions, etc.)
1213    -- in this case we can use the information whether the control induction
1214    variables can overflow or not in a more efficient way.
1215
1216    The results (number of iterations and assumptions as described in
1217    comments at struct tree_niter_desc in tree-flow.h) are stored to NITER.
1218    Returns false if it fails to determine number of iterations, true if it
1219    was determined (possibly with some assumptions).  */
1220
1221 static bool
1222 number_of_iterations_cond (struct loop *loop,
1223                            tree type, affine_iv *iv0, enum tree_code code,
1224                            affine_iv *iv1, struct tree_niter_desc *niter,
1225                            bool only_exit)
1226 {
1227   bool exit_must_be_taken = false, ret;
1228   bounds bnds;
1229
1230   /* The meaning of these assumptions is this:
1231      if !assumptions
1232        then the rest of information does not have to be valid
1233      if may_be_zero then the loop does not roll, even if
1234        niter != 0.  */
1235   niter->assumptions = boolean_true_node;
1236   niter->may_be_zero = boolean_false_node;
1237   niter->niter = NULL_TREE;
1238   niter->max = double_int_zero;
1239
1240   niter->bound = NULL_TREE;
1241   niter->cmp = ERROR_MARK;
1242
1243   /* Make < comparison from > ones, and for NE_EXPR comparisons, ensure that
1244      the control variable is on lhs.  */
1245   if (code == GE_EXPR || code == GT_EXPR
1246       || (code == NE_EXPR && integer_zerop (iv0->step)))
1247     {
1248       SWAP (iv0, iv1);
1249       code = swap_tree_comparison (code);
1250     }
1251
1252   if (POINTER_TYPE_P (type))
1253     {
1254       /* Comparison of pointers is undefined unless both iv0 and iv1 point
1255          to the same object.  If they do, the control variable cannot wrap
1256          (as wrap around the bounds of memory will never return a pointer
1257          that would be guaranteed to point to the same object, even if we
1258          avoid undefined behavior by casting to size_t and back).  */
1259       iv0->no_overflow = true;
1260       iv1->no_overflow = true;
1261     }
1262
1263   /* If the control induction variable does not overflow and the only exit
1264      from the loop is the one that we analyze, we know it must be taken
1265      eventually.  */
1266   if (only_exit)
1267     {
1268       if (!integer_zerop (iv0->step) && iv0->no_overflow)
1269         exit_must_be_taken = true;
1270       else if (!integer_zerop (iv1->step) && iv1->no_overflow)
1271         exit_must_be_taken = true;
1272     }
1273
1274   /* We can handle the case when neither of the sides of the comparison is
1275      invariant, provided that the test is NE_EXPR.  This rarely occurs in
1276      practice, but it is simple enough to manage.  */
1277   if (!integer_zerop (iv0->step) && !integer_zerop (iv1->step))
1278     {
1279       if (code != NE_EXPR)
1280         return false;
1281
1282       iv0->step = fold_binary_to_constant (MINUS_EXPR, type,
1283                                            iv0->step, iv1->step);
1284       iv0->no_overflow = false;
1285       iv1->step = build_int_cst (type, 0);
1286       iv1->no_overflow = true;
1287     }
1288
1289   /* If the result of the comparison is a constant,  the loop is weird.  More
1290      precise handling would be possible, but the situation is not common enough
1291      to waste time on it.  */
1292   if (integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
1293     return false;
1294
1295   /* Ignore loops of while (i-- < 10) type.  */
1296   if (code != NE_EXPR)
1297     {
1298       if (iv0->step && tree_int_cst_sign_bit (iv0->step))
1299         return false;
1300
1301       if (!integer_zerop (iv1->step) && !tree_int_cst_sign_bit (iv1->step))
1302         return false;
1303     }
1304
1305   /* If the loop exits immediately, there is nothing to do.  */
1306   if (integer_zerop (fold_build2 (code, boolean_type_node, iv0->base, iv1->base)))
1307     {
1308       niter->niter = build_int_cst (unsigned_type_for (type), 0);
1309       niter->max = double_int_zero;
1310       return true;
1311     }
1312
1313   /* OK, now we know we have a senseful loop.  Handle several cases, depending
1314      on what comparison operator is used.  */
1315   bound_difference (loop, iv1->base, iv0->base, &bnds);
1316
1317   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1318     {
1319       fprintf (dump_file,
1320                "Analyzing # of iterations of loop %d\n", loop->num);
1321
1322       fprintf (dump_file, "  exit condition ");
1323       dump_affine_iv (dump_file, iv0);
1324       fprintf (dump_file, " %s ",
1325                code == NE_EXPR ? "!="
1326                : code == LT_EXPR ? "<"
1327                : "<=");
1328       dump_affine_iv (dump_file, iv1);
1329       fprintf (dump_file, "\n");
1330
1331       fprintf (dump_file, "  bounds on difference of bases: ");
1332       mpz_out_str (dump_file, 10, bnds.below);
1333       fprintf (dump_file, " ... ");
1334       mpz_out_str (dump_file, 10, bnds.up);
1335       fprintf (dump_file, "\n");
1336     }
1337
1338   switch (code)
1339     {
1340     case NE_EXPR:
1341       gcc_assert (integer_zerop (iv1->step));
1342       ret = number_of_iterations_ne (type, iv0, iv1->base, niter,
1343                                      exit_must_be_taken, &bnds);
1344       break;
1345
1346     case LT_EXPR:
1347       ret = number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1348                                      &bnds);
1349       break;
1350
1351     case LE_EXPR:
1352       ret = number_of_iterations_le (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1353                                      &bnds);
1354       break;
1355
1356     default:
1357       gcc_unreachable ();
1358     }
1359
1360   mpz_clear (bnds.up);
1361   mpz_clear (bnds.below);
1362
1363   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1364     {
1365       if (ret)
1366         {
1367           fprintf (dump_file, "  result:\n");
1368           if (!integer_nonzerop (niter->assumptions))
1369             {
1370               fprintf (dump_file, "    under assumptions ");
1371               print_generic_expr (dump_file, niter->assumptions, TDF_SLIM);
1372               fprintf (dump_file, "\n");
1373             }
1374
1375           if (!integer_zerop (niter->may_be_zero))
1376             {
1377               fprintf (dump_file, "    zero if ");
1378               print_generic_expr (dump_file, niter->may_be_zero, TDF_SLIM);
1379               fprintf (dump_file, "\n");
1380             }
1381
1382           fprintf (dump_file, "    # of iterations ");
1383           print_generic_expr (dump_file, niter->niter, TDF_SLIM);
1384           fprintf (dump_file, ", bounded by ");
1385           dump_double_int (dump_file, niter->max, true);
1386           fprintf (dump_file, "\n");
1387         }
1388       else
1389         fprintf (dump_file, "  failed\n\n");
1390     }
1391   return ret;
1392 }
1393
1394 /* Substitute NEW for OLD in EXPR and fold the result.  */
1395
1396 static tree
1397 simplify_replace_tree (tree expr, tree old, tree new_tree)
1398 {
1399   unsigned i, n;
1400   tree ret = NULL_TREE, e, se;
1401
1402   if (!expr)
1403     return NULL_TREE;
1404
1405   /* Do not bother to replace constants.  */
1406   if (CONSTANT_CLASS_P (old))
1407     return expr;
1408
1409   if (expr == old
1410       || operand_equal_p (expr, old, 0))
1411     return unshare_expr (new_tree);
1412
1413   if (!EXPR_P (expr))
1414     return expr;
1415
1416   n = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1417   for (i = 0; i < n; i++)
1418     {
1419       e = TREE_OPERAND (expr, i);
1420       se = simplify_replace_tree (e, old, new_tree);
1421       if (e == se)
1422         continue;
1423
1424       if (!ret)
1425         ret = copy_node (expr);
1426
1427       TREE_OPERAND (ret, i) = se;
1428     }
1429
1430   return (ret ? fold (ret) : expr);
1431 }
1432
1433 /* Expand definitions of ssa names in EXPR as long as they are simple
1434    enough, and return the new expression.  */
1435
1436 tree
1437 expand_simple_operations (tree expr)
1438 {
1439   unsigned i, n;
1440   tree ret = NULL_TREE, e, ee, e1;
1441   enum tree_code code;
1442   gimple stmt;
1443
1444   if (expr == NULL_TREE)
1445     return expr;
1446
1447   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1448     return expr;
1449
1450   code = TREE_CODE (expr);
1451   if (IS_EXPR_CODE_CLASS (TREE_CODE_CLASS (code)))
1452     {
1453       n = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1454       for (i = 0; i < n; i++)
1455         {
1456           e = TREE_OPERAND (expr, i);
1457           ee = expand_simple_operations (e);
1458           if (e == ee)
1459             continue;
1460
1461           if (!ret)
1462             ret = copy_node (expr);
1463
1464           TREE_OPERAND (ret, i) = ee;
1465         }
1466
1467       if (!ret)
1468         return expr;
1469
1470       fold_defer_overflow_warnings ();
1471       ret = fold (ret);
1472       fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1473       return ret;
1474     }
1475
1476   if (TREE_CODE (expr) != SSA_NAME)
1477     return expr;
1478
1479   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
1480   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1481     {
1482       basic_block src, dest;
1483
1484       if (gimple_phi_num_args (stmt) != 1)
1485         return expr;
1486       e = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1487
1488       /* Avoid propagating through loop exit phi nodes, which
1489          could break loop-closed SSA form restrictions.  */
1490       dest = gimple_bb (stmt);
1491       src = single_pred (dest);
1492       if (TREE_CODE (e) == SSA_NAME
1493           && src->loop_father != dest->loop_father)
1494         return expr;
1495
1496       return expand_simple_operations (e);
1497     }
1498   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1499     return expr;
1500
1501   e = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1502   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1503   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1504     {
1505       if (is_gimple_min_invariant (e))
1506         return e;
1507
1508       if (code == SSA_NAME)
1509         return expand_simple_operations (e);
1510
1511       return expr;
1512     }
1513
1514   switch (code)
1515     {
1516     CASE_CONVERT:
1517       /* Casts are simple.  */
1518       ee = expand_simple_operations (e);
1519       return fold_build1 (code, TREE_TYPE (expr), ee);
1520
1521     case PLUS_EXPR:
1522     case MINUS_EXPR:
1523     case POINTER_PLUS_EXPR:
1524       /* And increments and decrements by a constant are simple.  */
1525       e1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1526       if (!is_gimple_min_invariant (e1))
1527         return expr;
1528
1529       ee = expand_simple_operations (e);
1530       return fold_build2 (code, TREE_TYPE (expr), ee, e1);
1531
1532     default:
1533       return expr;
1534     }
1535 }
1536
1537 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
1538    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
1539
1540 static tree
1541 tree_simplify_using_condition_1 (tree cond, tree expr)
1542 {
1543   bool changed;
1544   tree e, te, e0, e1, e2, notcond;
1545   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1546
1547   if (code == INTEGER_CST)
1548     return expr;
1549
1550   if (code == TRUTH_OR_EXPR
1551       || code == TRUTH_AND_EXPR
1552       || code == COND_EXPR)
1553     {
1554       changed = false;
1555
1556       e0 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 0));
1557       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
1558         changed = true;
1559
1560       e1 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 1));
1561       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
1562         changed = true;
1563
1564       if (code == COND_EXPR)
1565         {
1566           e2 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 2));
1567           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
1568             changed = true;
1569         }
1570       else
1571         e2 = NULL_TREE;
1572
1573       if (changed)
1574         {
1575           if (code == COND_EXPR)
1576             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
1577           else
1578             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
1579         }
1580
1581       return expr;
1582     }
1583
1584   /* In case COND is equality, we may be able to simplify EXPR by copy/constant
1585      propagation, and vice versa.  Fold does not handle this, since it is
1586      considered too expensive.  */
1587   if (TREE_CODE (cond) == EQ_EXPR)
1588     {
1589       e0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
1590       e1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
1591
1592       /* We know that e0 == e1.  Check whether we cannot simplify expr
1593          using this fact.  */
1594       e = simplify_replace_tree (expr, e0, e1);
1595       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
1596         return e;
1597
1598       e = simplify_replace_tree (expr, e1, e0);
1599       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
1600         return e;
1601     }
1602   if (TREE_CODE (expr) == EQ_EXPR)
1603     {
1604       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1605       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1606
1607       /* If e0 == e1 (EXPR) implies !COND, then EXPR cannot be true.  */
1608       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
1609       if (integer_zerop (e))
1610         return e;
1611       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
1612       if (integer_zerop (e))
1613         return e;
1614     }
1615   if (TREE_CODE (expr) == NE_EXPR)
1616     {
1617       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1618       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1619
1620       /* If e0 == e1 (!EXPR) implies !COND, then EXPR must be true.  */
1621       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
1622       if (integer_zerop (e))
1623         return boolean_true_node;
1624       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
1625       if (integer_zerop (e))
1626         return boolean_true_node;
1627     }
1628
1629   te = expand_simple_operations (expr);
1630
1631   /* Check whether COND ==> EXPR.  */
1632   notcond = invert_truthvalue (cond);
1633   e = fold_binary (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node, notcond, te);
1634   if (e && integer_nonzerop (e))
1635     return e;
1636
1637   /* Check whether COND ==> not EXPR.  */
1638   e = fold_binary (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, cond, te);
1639   if (e && integer_zerop (e))
1640     return e;
1641
1642   return expr;
1643 }
1644
1645 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
1646    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).
1647    Wrapper around tree_simplify_using_condition_1 that ensures that chains
1648    of simple operations in definitions of ssa names in COND are expanded,
1649    so that things like casts or incrementing the value of the bound before
1650    the loop do not cause us to fail.  */
1651
1652 static tree
1653 tree_simplify_using_condition (tree cond, tree expr)
1654 {
1655   cond = expand_simple_operations (cond);
1656
1657   return tree_simplify_using_condition_1 (cond, expr);
1658 }
1659
1660 /* Tries to simplify EXPR using the conditions on entry to LOOP.
1661    Returns the simplified expression (or EXPR unchanged, if no
1662    simplification was possible).*/
1663
1664 static tree
1665 simplify_using_initial_conditions (struct loop *loop, tree expr)
1666 {
1667   edge e;
1668   basic_block bb;
1669   gimple stmt;
1670   tree cond;
1671   int cnt = 0;
1672
1673   if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
1674     return expr;
1675
1676   /* Limit walking the dominators to avoid quadraticness in
1677      the number of BBs times the number of loops in degenerate
1678      cases.  */
1679   for (bb = loop->header;
1680        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
1681        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
1682     {
1683       if (!single_pred_p (bb))
1684         continue;
1685       e = single_pred_edge (bb);
1686
1687       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
1688         continue;
1689
1690       stmt = last_stmt (e->src);
1691       cond = fold_build2 (gimple_cond_code (stmt),
1692                           boolean_type_node,
1693                           gimple_cond_lhs (stmt),
1694                           gimple_cond_rhs (stmt));
1695       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
1696         cond = invert_truthvalue (cond);
1697       expr = tree_simplify_using_condition (cond, expr);
1698       ++cnt;
1699     }
1700
1701   return expr;
1702 }
1703
1704 /* Tries to simplify EXPR using the evolutions of the loop invariants
1705    in the superloops of LOOP.  Returns the simplified expression
1706    (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
1707
1708 static tree
1709 simplify_using_outer_evolutions (struct loop *loop, tree expr)
1710 {
1711   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1712   bool changed;
1713   tree e, e0, e1, e2;
1714
1715   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1716     return expr;
1717
1718   if (code == TRUTH_OR_EXPR
1719       || code == TRUTH_AND_EXPR
1720       || code == COND_EXPR)
1721     {
1722       changed = false;
1723
1724       e0 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 0));
1725       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
1726         changed = true;
1727
1728       e1 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 1));
1729       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
1730         changed = true;
1731
1732       if (code == COND_EXPR)
1733         {
1734           e2 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 2));
1735           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
1736             changed = true;
1737         }
1738       else
1739         e2 = NULL_TREE;
1740
1741       if (changed)
1742         {
1743           if (code == COND_EXPR)
1744             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
1745           else
1746             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
1747         }
1748
1749       return expr;
1750     }
1751
1752   e = instantiate_parameters (loop, expr);
1753   if (is_gimple_min_invariant (e))
1754     return e;
1755
1756   return expr;
1757 }
1758
1759 /* Returns true if EXIT is the only possible exit from LOOP.  */
1760
1761 bool
1762 loop_only_exit_p (const struct loop *loop, const_edge exit)
1763 {
1764   basic_block *body;
1765   gimple_stmt_iterator bsi;
1766   unsigned i;
1767   gimple call;
1768
1769   if (exit != single_exit (loop))
1770     return false;
1771
1772   body = get_loop_body (loop);
1773   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1774     {
1775       for (bsi = gsi_start_bb (body[i]); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1776         {
1777           call = gsi_stmt (bsi);
1778           if (gimple_code (call) != GIMPLE_CALL)
1779             continue;
1780
1781           if (gimple_has_side_effects (call))
1782             {
1783               free (body);
1784               return false;
1785             }
1786         }
1787     }
1788
1789   free (body);
1790   return true;
1791 }
1792
1793 /* Stores description of number of iterations of LOOP derived from
1794    EXIT (an exit edge of the LOOP) in NITER.  Returns true if some
1795    useful information could be derived (and fields of NITER has
1796    meaning described in comments at struct tree_niter_desc
1797    declaration), false otherwise.  If WARN is true and
1798    -Wunsafe-loop-optimizations was given, warn if the optimizer is going to use
1799    potentially unsafe assumptions.  */
1800
1801 bool
1802 number_of_iterations_exit (struct loop *loop, edge exit,
1803                            struct tree_niter_desc *niter,
1804                            bool warn)
1805 {
1806   gimple stmt;
1807   tree type;
1808   tree op0, op1;
1809   enum tree_code code;
1810   affine_iv iv0, iv1;
1811
1812   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, exit->src))
1813     return false;
1814
1815   niter->assumptions = boolean_false_node;
1816   stmt = last_stmt (exit->src);
1817   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1818     return false;
1819
1820   /* We want the condition for staying inside loop.  */
1821   code = gimple_cond_code (stmt);
1822   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1823     code = invert_tree_comparison (code, false);
1824
1825   switch (code)
1826     {
1827     case GT_EXPR:
1828     case GE_EXPR:
1829     case NE_EXPR:
1830     case LT_EXPR:
1831     case LE_EXPR:
1832       break;
1833
1834     default:
1835       return false;
1836     }
1837
1838   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1839   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1840   type = TREE_TYPE (op0);
1841
1842   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
1843       && !POINTER_TYPE_P (type))
1844     return false;
1845
1846   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op0, &iv0, false))
1847     return false;
1848   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op1, &iv1, false))
1849     return false;
1850
1851   /* We don't want to see undefined signed overflow warnings while
1852      computing the number of iterations.  */
1853   fold_defer_overflow_warnings ();
1854
1855   iv0.base = expand_simple_operations (iv0.base);
1856   iv1.base = expand_simple_operations (iv1.base);
1857   if (!number_of_iterations_cond (loop, type, &iv0, code, &iv1, niter,
1858                                   loop_only_exit_p (loop, exit)))
1859     {
1860       fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1861       return false;
1862     }
1863
1864   if (optimize >= 3)
1865     {
1866       niter->assumptions = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1867                                                             niter->assumptions);
1868       niter->may_be_zero = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1869                                                             niter->may_be_zero);
1870       niter->niter = simplify_using_outer_evolutions (loop, niter->niter);
1871     }
1872
1873   niter->assumptions
1874           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1875                                                niter->assumptions);
1876   niter->may_be_zero
1877           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1878                                                niter->may_be_zero);
1879
1880   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1881
1882   if (integer_onep (niter->assumptions))
1883     return true;
1884
1885   /* With -funsafe-loop-optimizations we assume that nothing bad can happen.
1886      But if we can prove that there is overflow or some other source of weird
1887      behavior, ignore the loop even with -funsafe-loop-optimizations.  */
1888   if (integer_zerop (niter->assumptions) || !single_exit (loop))
1889     return false;
1890
1891   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
1892     niter->assumptions = boolean_true_node;
1893
1894   if (warn)
1895     {
1896       const char *wording;
1897       location_t loc = gimple_location (stmt);
1898
1899       /* We can provide a more specific warning if one of the operator is
1900          constant and the other advances by +1 or -1.  */
1901       if (!integer_zerop (iv1.step)
1902           ? (integer_zerop (iv0.step)
1903              && (integer_onep (iv1.step) || integer_all_onesp (iv1.step)))
1904           : (integer_onep (iv0.step) || integer_all_onesp (iv0.step)))
1905         wording =
1906           flag_unsafe_loop_optimizations
1907           ? N_("assuming that the loop is not infinite")
1908           : N_("cannot optimize possibly infinite loops");
1909       else
1910         wording =
1911           flag_unsafe_loop_optimizations
1912           ? N_("assuming that the loop counter does not overflow")
1913           : N_("cannot optimize loop, the loop counter may overflow");
1914
1915       warning_at ((LOCATION_LINE (loc) > 0) ? loc : input_location,
1916                   OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%s", gettext (wording));
1917     }
1918
1919   return flag_unsafe_loop_optimizations;
1920 }
1921
1922 /* Try to determine the number of iterations of LOOP.  If we succeed,
1923    expression giving number of iterations is returned and *EXIT is
1924    set to the edge from that the information is obtained.  Otherwise
1925    chrec_dont_know is returned.  */
1926
1927 tree
1928 find_loop_niter (struct loop *loop, edge *exit)
1929 {
1930   unsigned i;
1931   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1932   edge ex;
1933   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1934   struct tree_niter_desc desc;
1935
1936   *exit = NULL;
1937   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
1938     {
1939       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1940         continue;
1941
1942       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
1943         continue;
1944
1945       if (integer_nonzerop (desc.may_be_zero))
1946         {
1947           /* We exit in the first iteration through this exit.
1948              We won't find anything better.  */
1949           niter = build_int_cst (unsigned_type_node, 0);
1950           *exit = ex;
1951           break;
1952         }
1953
1954       if (!integer_zerop (desc.may_be_zero))
1955         continue;
1956
1957       aniter = desc.niter;
1958
1959       if (!niter)
1960         {
1961           /* Nothing recorded yet.  */
1962           niter = aniter;
1963           *exit = ex;
1964           continue;
1965         }
1966
1967       /* Prefer constants, the lower the better.  */
1968       if (TREE_CODE (aniter) != INTEGER_CST)
1969         continue;
1970
1971       if (TREE_CODE (niter) != INTEGER_CST)
1972         {
1973           niter = aniter;
1974           *exit = ex;
1975           continue;
1976         }
1977
1978       if (tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1979         {
1980           niter = aniter;
1981           *exit = ex;
1982           continue;
1983         }
1984     }
1985   VEC_free (edge, heap, exits);
1986
1987   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1988 }
1989
1990 /* Return true if loop is known to have bounded number of iterations.  */
1991
1992 bool
1993 finite_loop_p (struct loop *loop)
1994 {
1995   unsigned i;
1996   VEC (edge, heap) *exits;
1997   edge ex;
1998   struct tree_niter_desc desc;
1999   bool finite = false;
2000   int flags;
2001
2002   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
2003     return true;
2004   flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2005   if ((flags & (ECF_CONST|ECF_PURE)) && !(flags & ECF_LOOPING_CONST_OR_PURE))
2006     {
2007       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2008         fprintf (dump_file, "Found loop %i to be finite: it is within pure or const function.\n",
2009                  loop->num);
2010       return true;
2011     }
2012
2013   exits = get_loop_exit_edges (loop);
2014   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2015     {
2016       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
2017         continue;
2018
2019       if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
2020         {
2021           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2022             {
2023               fprintf (dump_file, "Found loop %i to be finite: iterating ", loop->num);
2024               print_generic_expr (dump_file, desc.niter, TDF_SLIM);
2025               fprintf (dump_file, " times\n");
2026             }
2027           finite = true;
2028           break;
2029         }
2030     }
2031   VEC_free (edge, heap, exits);
2032   return finite;
2033 }
2034
2035 /*
2036
2037    Analysis of a number of iterations of a loop by a brute-force evaluation.
2038
2039 */
2040
2041 /* Bound on the number of iterations we try to evaluate.  */
2042
2043 #define MAX_ITERATIONS_TO_TRACK \
2044   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_ITERATIONS_TO_TRACK))
2045
2046 /* Returns the loop phi node of LOOP such that ssa name X is derived from its
2047    result by a chain of operations such that all but exactly one of their
2048    operands are constants.  */
2049
2050 static gimple
2051 chain_of_csts_start (struct loop *loop, tree x)
2052 {
2053   gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
2054   tree use;
2055   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
2056   enum tree_code code;
2057
2058   if (!bb
2059       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
2060     return NULL;
2061
2062   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2063     {
2064       if (bb == loop->header)
2065         return stmt;
2066
2067       return NULL;
2068     }
2069
2070   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
2071     return NULL;
2072
2073   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2074   if (gimple_references_memory_p (stmt)
2075       || TREE_CODE_CLASS (code) == tcc_reference
2076       || (code == ADDR_EXPR
2077           && !is_gimple_min_invariant (gimple_assign_rhs1 (stmt))))
2078     return NULL;
2079
2080   use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
2081   if (use == NULL_TREE)
2082     return NULL;
2083
2084   return chain_of_csts_start (loop, use);
2085 }
2086
2087 /* Determines whether the expression X is derived from a result of a phi node
2088    in header of LOOP such that
2089
2090    * the derivation of X consists only from operations with constants
2091    * the initial value of the phi node is constant
2092    * the value of the phi node in the next iteration can be derived from the
2093      value in the current iteration by a chain of operations with constants.
2094
2095    If such phi node exists, it is returned, otherwise NULL is returned.  */
2096
2097 static gimple
2098 get_base_for (struct loop *loop, tree x)
2099 {
2100   gimple phi;
2101   tree init, next;
2102
2103   if (is_gimple_min_invariant (x))
2104     return NULL;
2105
2106   phi = chain_of_csts_start (loop, x);
2107   if (!phi)
2108     return NULL;
2109
2110   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
2111   next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
2112
2113   if (TREE_CODE (next) != SSA_NAME)
2114     return NULL;
2115
2116   if (!is_gimple_min_invariant (init))
2117     return NULL;
2118
2119   if (chain_of_csts_start (loop, next) != phi)
2120     return NULL;
2121
2122   return phi;
2123 }
2124
2125 /* Given an expression X, then
2126
2127    * if X is NULL_TREE, we return the constant BASE.
2128    * otherwise X is a SSA name, whose value in the considered loop is derived
2129      by a chain of operations with constant from a result of a phi node in
2130      the header of the loop.  Then we return value of X when the value of the
2131      result of this phi node is given by the constant BASE.  */
2132
2133 static tree
2134 get_val_for (tree x, tree base)
2135 {
2136   gimple stmt;
2137
2138   gcc_assert (is_gimple_min_invariant (base));
2139
2140   if (!x)
2141     return base;
2142
2143   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
2144   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2145     return base;
2146
2147   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2148
2149   /* STMT must be either an assignment of a single SSA name or an
2150      expression involving an SSA name and a constant.  Try to fold that
2151      expression using the value for the SSA name.  */
2152   if (gimple_assign_ssa_name_copy_p (stmt))
2153     return get_val_for (gimple_assign_rhs1 (stmt), base);
2154   else if (gimple_assign_rhs_class (stmt) == GIMPLE_UNARY_RHS
2155            && TREE_CODE (gimple_assign_rhs1 (stmt)) == SSA_NAME)
2156     {
2157       return fold_build1 (gimple_assign_rhs_code (stmt),
2158                           gimple_expr_type (stmt),
2159                           get_val_for (gimple_assign_rhs1 (stmt), base));
2160     }
2161   else if (gimple_assign_rhs_class (stmt) == GIMPLE_BINARY_RHS)
2162     {
2163       tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2164       tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2165       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2166         rhs1 = get_val_for (rhs1, base);
2167       else if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2168         rhs2 = get_val_for (rhs2, base);
2169       else
2170         gcc_unreachable ();
2171       return fold_build2 (gimple_assign_rhs_code (stmt),
2172                           gimple_expr_type (stmt), rhs1, rhs2);
2173     }
2174   else
2175     gcc_unreachable ();
2176 }
2177
2178
2179 /* Tries to count the number of iterations of LOOP till it exits by EXIT
2180    by brute force -- i.e. by determining the value of the operands of the
2181    condition at EXIT in first few iterations of the loop (assuming that
2182    these values are constant) and determining the first one in that the
2183    condition is not satisfied.  Returns the constant giving the number
2184    of the iterations of LOOP if successful, chrec_dont_know otherwise.  */
2185
2186 tree
2187 loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge exit)
2188 {
2189   tree acnd;
2190   tree op[2], val[2], next[2], aval[2];
2191   gimple phi, cond;
2192   unsigned i, j;
2193   enum tree_code cmp;
2194
2195   cond = last_stmt (exit->src);
2196   if (!cond || gimple_code (cond) != GIMPLE_COND)
2197     return chrec_dont_know;
2198
2199   cmp = gimple_cond_code (cond);
2200   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
2201     cmp = invert_tree_comparison (cmp, false);
2202
2203   switch (cmp)
2204     {
2205     case EQ_EXPR:
2206     case NE_EXPR:
2207     case GT_EXPR:
2208     case GE_EXPR:
2209     case LT_EXPR:
2210     case LE_EXPR:
2211       op[0] = gimple_cond_lhs (cond);
2212       op[1] = gimple_cond_rhs (cond);
2213       break;
2214
2215     default:
2216       return chrec_dont_know;
2217     }
2218
2219   for (j = 0; j < 2; j++)
2220     {
2221       if (is_gimple_min_invariant (op[j]))
2222         {
2223           val[j] = op[j];
2224           next[j] = NULL_TREE;
2225           op[j] = NULL_TREE;
2226         }
2227       else
2228         {
2229           phi = get_base_for (loop, op[j]);
2230           if (!phi)
2231             return chrec_dont_know;
2232           val[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
2233           next[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
2234         }
2235     }
2236
2237   /* Don't issue signed overflow warnings.  */
2238   fold_defer_overflow_warnings ();
2239
2240   for (i = 0; i < MAX_ITERATIONS_TO_TRACK; i++)
2241     {
2242       for (j = 0; j < 2; j++)
2243         aval[j] = get_val_for (op[j], val[j]);
2244
2245       acnd = fold_binary (cmp, boolean_type_node, aval[0], aval[1]);
2246       if (acnd && integer_zerop (acnd))
2247         {
2248           fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2249           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2250             fprintf (dump_file,
2251                      "Proved that loop %d iterates %d times using brute force.\n",
2252                      loop->num, i);
2253           return build_int_cst (unsigned_type_node, i);
2254         }
2255
2256       for (j = 0; j < 2; j++)
2257         {
2258           val[j] = get_val_for (next[j], val[j]);
2259           if (!is_gimple_min_invariant (val[j]))
2260             {
2261               fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2262               return chrec_dont_know;
2263             }
2264         }
2265     }
2266
2267   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2268
2269   return chrec_dont_know;
2270 }
2271
2272 /* Finds the exit of the LOOP by that the loop exits after a constant
2273    number of iterations and stores the exit edge to *EXIT.  The constant
2274    giving the number of iterations of LOOP is returned.  The number of
2275    iterations is determined using loop_niter_by_eval (i.e. by brute force
2276    evaluation).  If we are unable to find the exit for that loop_niter_by_eval
2277    determines the number of iterations, chrec_dont_know is returned.  */
2278
2279 tree
2280 find_loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge *exit)
2281 {
2282   unsigned i;
2283   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
2284   edge ex;
2285   tree niter = NULL_TREE, aniter;
2286
2287   *exit = NULL;
2288
2289   /* Loops with multiple exits are expensive to handle and less important.  */
2290   if (!flag_expensive_optimizations
2291       && VEC_length (edge, exits) > 1)
2292     return chrec_dont_know;
2293
2294   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2295     {
2296       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
2297         continue;
2298
2299       aniter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
2300       if (chrec_contains_undetermined (aniter))
2301         continue;
2302
2303       if (niter
2304           && !tree_int_cst_lt (aniter, niter))
2305         continue;
2306
2307       niter = aniter;
2308       *exit = ex;
2309     }
2310   VEC_free (edge, heap, exits);
2311
2312   return niter ? niter : chrec_dont_know;
2313 }
2314
2315 /*
2316
2317    Analysis of upper bounds on number of iterations of a loop.
2318
2319 */
2320
2321 static double_int derive_constant_upper_bound_ops (tree, tree,
2322                                                    enum tree_code, tree);
2323
2324 /* Returns a constant upper bound on the value of the right-hand side of
2325    an assignment statement STMT.  */
2326
2327 static double_int
2328 derive_constant_upper_bound_assign (gimple stmt)
2329 {
2330   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2331   tree op0 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2332   tree op1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2333
2334   return derive_constant_upper_bound_ops (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt)),
2335                                           op0, code, op1);
2336 }
2337
2338 /* Returns a constant upper bound on the value of expression VAL.  VAL
2339    is considered to be unsigned.  If its type is signed, its value must
2340    be nonnegative.  */
2341
2342 static double_int
2343 derive_constant_upper_bound (tree val)
2344 {
2345   enum tree_code code;
2346   tree op0, op1;
2347
2348   extract_ops_from_tree (val, &code, &op0, &op1);
2349   return derive_constant_upper_bound_ops (TREE_TYPE (val), op0, code, op1);
2350 }
2351
2352 /* Returns a constant upper bound on the value of expression OP0 CODE OP1,
2353    whose type is TYPE.  The expression is considered to be unsigned.  If
2354    its type is signed, its value must be nonnegative.  */
2355
2356 static double_int
2357 derive_constant_upper_bound_ops (tree type, tree op0,
2358                                  enum tree_code code, tree op1)
2359 {
2360   tree subtype, maxt;
2361   double_int bnd, max, mmax, cst;
2362   gimple stmt;
2363
2364   if (INTEGRAL_TYPE_P (type))
2365     maxt = TYPE_MAX_VALUE (type);
2366   else
2367     maxt = upper_bound_in_type (type, type);
2368
2369   max = tree_to_double_int (maxt);
2370
2371   switch (code)
2372     {
2373     case INTEGER_CST:
2374       return tree_to_double_int (op0);
2375
2376     CASE_CONVERT:
2377       subtype = TREE_TYPE (op0);
2378       if (!TYPE_UNSIGNED (subtype)
2379           /* If TYPE is also signed, the fact that VAL is nonnegative implies
2380              that OP0 is nonnegative.  */
2381           && TYPE_UNSIGNED (type)
2382           && !tree_expr_nonnegative_p (op0))
2383         {
2384           /* If we cannot prove that the casted expression is nonnegative,
2385              we cannot establish more useful upper bound than the precision
2386              of the type gives us.  */
2387           return max;
2388         }
2389
2390       /* We now know that op0 is an nonnegative value.  Try deriving an upper
2391          bound for it.  */
2392       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2393
2394       /* If the bound does not fit in TYPE, max. value of TYPE could be
2395          attained.  */
2396       if (double_int_ucmp (max, bnd) < 0)
2397         return max;
2398
2399       return bnd;
2400
2401     case PLUS_EXPR:
2402     case POINTER_PLUS_EXPR:
2403     case MINUS_EXPR:
2404       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2405           || !tree_expr_nonnegative_p (op0))
2406         return max;
2407
2408       /* Canonicalize to OP0 - CST.  Consider CST to be signed, in order to
2409          choose the most logical way how to treat this constant regardless
2410          of the signedness of the type.  */
2411       cst = tree_to_double_int (op1);
2412       cst = double_int_sext (cst, TYPE_PRECISION (type));
2413       if (code != MINUS_EXPR)
2414         cst = double_int_neg (cst);
2415
2416       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2417
2418       if (double_int_negative_p (cst))
2419         {
2420           cst = double_int_neg (cst);
2421           /* Avoid CST == 0x80000...  */
2422           if (double_int_negative_p (cst))
2423             return max;;
2424
2425           /* OP0 + CST.  We need to check that
2426              BND <= MAX (type) - CST.  */
2427
2428           mmax = double_int_sub (max, cst);
2429           if (double_int_ucmp (bnd, mmax) > 0)
2430             return max;
2431
2432           return double_int_add (bnd, cst);
2433         }
2434       else
2435         {
2436           /* OP0 - CST, where CST >= 0.
2437
2438              If TYPE is signed, we have already verified that OP0 >= 0, and we
2439              know that the result is nonnegative.  This implies that
2440              VAL <= BND - CST.
2441
2442              If TYPE is unsigned, we must additionally know that OP0 >= CST,
2443              otherwise the operation underflows.
2444            */
2445
2446           /* This should only happen if the type is unsigned; however, for
2447              buggy programs that use overflowing signed arithmetics even with
2448              -fno-wrapv, this condition may also be true for signed values.  */
2449           if (double_int_ucmp (bnd, cst) < 0)
2450             return max;
2451
2452           if (TYPE_UNSIGNED (type))
2453             {
2454               tree tem = fold_binary (GE_EXPR, boolean_type_node, op0,
2455                                       double_int_to_tree (type, cst));
2456               if (!tem || integer_nonzerop (tem))
2457                 return max;
2458             }
2459
2460           bnd = double_int_sub (bnd, cst);
2461         }
2462
2463       return bnd;
2464
2465     case FLOOR_DIV_EXPR:
2466     case EXACT_DIV_EXPR:
2467       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2468           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
2469         return max;
2470
2471       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2472       return double_int_udiv (bnd, tree_to_double_int (op1), FLOOR_DIV_EXPR);
2473
2474     case BIT_AND_EXPR:
2475       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2476           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
2477         return max;
2478       return tree_to_double_int (op1);
2479
2480     case SSA_NAME:
2481       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
2482       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN
2483           || gimple_assign_lhs (stmt) != op0)
2484         return max;
2485       return derive_constant_upper_bound_assign (stmt);
2486
2487     default:
2488       return max;
2489     }
2490 }
2491
2492 /* Records that every statement in LOOP is executed I_BOUND times.
2493    REALISTIC is true if I_BOUND is expected to be close to the real number
2494    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
2495    I_BOUND times.  */
2496
2497 static void
2498 record_niter_bound (struct loop *loop, double_int i_bound, bool realistic,
2499                     bool upper)
2500 {
2501   /* Update the bounds only when there is no previous estimation, or when the current
2502      estimation is smaller.  */
2503   if (upper
2504       && (!loop->any_upper_bound
2505           || double_int_ucmp (i_bound, loop->nb_iterations_upper_bound) < 0))
2506     {
2507       loop->any_upper_bound = true;
2508       loop->nb_iterations_upper_bound = i_bound;
2509     }
2510   if (realistic
2511       && (!loop->any_estimate
2512           || double_int_ucmp (i_bound, loop->nb_iterations_estimate) < 0))
2513     {
2514       loop->any_estimate = true;
2515       loop->nb_iterations_estimate = i_bound;
2516     }
2517 }
2518
2519 /* Records that AT_STMT is executed at most BOUND + 1 times in LOOP.  IS_EXIT
2520    is true if the loop is exited immediately after STMT, and this exit
2521    is taken at last when the STMT is executed BOUND + 1 times.
2522    REALISTIC is true if BOUND is expected to be close to the real number
2523    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
2524    BOUND times.  I_BOUND is an unsigned double_int upper estimate on BOUND.  */
2525
2526 static void
2527 record_estimate (struct loop *loop, tree bound, double_int i_bound,
2528                  gimple at_stmt, bool is_exit, bool realistic, bool upper)
2529 {
2530   double_int delta;
2531   edge exit;
2532
2533   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2534     {
2535       fprintf (dump_file, "Statement %s", is_exit ? "(exit)" : "");
2536       print_gimple_stmt (dump_file, at_stmt, 0, TDF_SLIM);
2537       fprintf (dump_file, " is %sexecuted at most ",
2538                upper ? "" : "probably ");
2539       print_generic_expr (dump_file, bound, TDF_SLIM);
2540       fprintf (dump_file, " (bounded by ");
2541       dump_double_int (dump_file, i_bound, true);
2542       fprintf (dump_file, ") + 1 times in loop %d.\n", loop->num);
2543     }
2544
2545   /* If the I_BOUND is just an estimate of BOUND, it rarely is close to the
2546      real number of iterations.  */
2547   if (TREE_CODE (bound) != INTEGER_CST)
2548     realistic = false;
2549   if (!upper && !realistic)
2550     return;
2551
2552   /* If we have a guaranteed upper bound, record it in the appropriate
2553      list.  */
2554   if (upper)
2555     {
2556       struct nb_iter_bound *elt = ggc_alloc_nb_iter_bound ();
2557
2558       elt->bound = i_bound;
2559       elt->stmt = at_stmt;
2560       elt->is_exit = is_exit;
2561       elt->next = loop->bounds;
2562       loop->bounds = elt;
2563     }
2564
2565   /* Update the number of iteration estimates according to the bound.
2566      If at_stmt is an exit or dominates the single exit from the loop,
2567      then the loop latch is executed at most BOUND times, otherwise
2568      it can be executed BOUND + 1 times.  */
2569   exit = single_exit (loop);
2570   if (is_exit
2571       || (exit != NULL
2572           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2573                              exit->src, gimple_bb (at_stmt))))
2574     delta = double_int_zero;
2575   else
2576     delta = double_int_one;
2577   i_bound = double_int_add (i_bound, delta);
2578
2579   /* If an overflow occurred, ignore the result.  */
2580   if (double_int_ucmp (i_bound, delta) < 0)
2581     return;
2582
2583   record_niter_bound (loop, i_bound, realistic, upper);
2584 }
2585
2586 /* Record the estimate on number of iterations of LOOP based on the fact that
2587    the induction variable BASE + STEP * i evaluated in STMT does not wrap and
2588    its values belong to the range <LOW, HIGH>.  REALISTIC is true if the
2589    estimated number of iterations is expected to be close to the real one.
2590    UPPER is true if we are sure the induction variable does not wrap.  */
2591
2592 static void
2593 record_nonwrapping_iv (struct loop *loop, tree base, tree step, gimple stmt,
2594                        tree low, tree high, bool realistic, bool upper)
2595 {
2596   tree niter_bound, extreme, delta;
2597   tree type = TREE_TYPE (base), unsigned_type;
2598   double_int max;
2599
2600   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST || integer_zerop (step))
2601     return;
2602
2603   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2604     {
2605       fprintf (dump_file, "Induction variable (");
2606       print_generic_expr (dump_file, TREE_TYPE (base), TDF_SLIM);
2607       fprintf (dump_file, ") ");
2608       print_generic_expr (dump_file, base, TDF_SLIM);
2609       fprintf (dump_file, " + ");
2610       print_generic_expr (dump_file, step, TDF_SLIM);
2611       fprintf (dump_file, " * iteration does not wrap in statement ");
2612       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, TDF_SLIM);
2613       fprintf (dump_file, " in loop %d.\n", loop->num);
2614     }
2615
2616   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
2617   base = fold_convert (unsigned_type, base);
2618   step = fold_convert (unsigned_type, step);
2619
2620   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
2621     {
2622       extreme = fold_convert (unsigned_type, low);
2623       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
2624         base = fold_convert (unsigned_type, high);
2625       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
2626       step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type, step);
2627     }
2628   else
2629     {
2630       extreme = fold_convert (unsigned_type, high);
2631       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
2632         base = fold_convert (unsigned_type, low);
2633       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
2634     }
2635
2636   /* STMT is executed at most NITER_BOUND + 1 times, since otherwise the value
2637      would get out of the range.  */
2638   niter_bound = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step);
2639   max = derive_constant_upper_bound (niter_bound);
2640   record_estimate (loop, niter_bound, max, stmt, false, realistic, upper);
2641 }
2642
2643 /* Returns true if REF is a reference to an array at the end of a dynamically
2644    allocated structure.  If this is the case, the array may be allocated larger
2645    than its upper bound implies.  */
2646
2647 bool
2648 array_at_struct_end_p (tree ref)
2649 {
2650   tree base = get_base_address (ref);
2651   tree parent, field;
2652
2653   /* Unless the reference is through a pointer, the size of the array matches
2654      its declaration.  */
2655   if (!base || (!INDIRECT_REF_P (base) && TREE_CODE (base) != MEM_REF))
2656     return false;
2657
2658   for (;handled_component_p (ref); ref = parent)
2659     {
2660       parent = TREE_OPERAND (ref, 0);
2661
2662       if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF)
2663         {
2664           /* All fields of a union are at its end.  */
2665           if (TREE_CODE (TREE_TYPE (parent)) == UNION_TYPE)
2666             continue;
2667
2668           /* Unless the field is at the end of the struct, we are done.  */
2669           field = TREE_OPERAND (ref, 1);
2670           if (DECL_CHAIN (field))
2671             return false;
2672         }
2673
2674       /* The other options are ARRAY_REF, ARRAY_RANGE_REF, VIEW_CONVERT_EXPR.
2675          In all these cases, we might be accessing the last element, and
2676          although in practice this will probably never happen, it is legal for
2677          the indices of this last element to exceed the bounds of the array.
2678          Therefore, continue checking.  */
2679     }
2680
2681   return true;
2682 }
2683
2684 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the index
2685    IDX of a data reference accessed in STMT.  RELIABLE is true if STMT is
2686    guaranteed to be executed in every iteration of LOOP.  Callback for
2687    for_each_index.  */
2688
2689 struct ilb_data
2690 {
2691   struct loop *loop;
2692   gimple stmt;
2693   bool reliable;
2694 };
2695
2696 static bool
2697 idx_infer_loop_bounds (tree base, tree *idx, void *dta)
2698 {
2699   struct ilb_data *data = (struct ilb_data *) dta;
2700   tree ev, init, step;
2701   tree low, high, type, next;
2702   bool sign, upper = data->reliable, at_end = false;
2703   struct loop *loop = data->loop;
2704
2705   if (TREE_CODE (base) != ARRAY_REF)
2706     return true;
2707
2708   /* For arrays at the end of the structure, we are not guaranteed that they
2709      do not really extend over their declared size.  However, for arrays of
2710      size greater than one, this is unlikely to be intended.  */
2711   if (array_at_struct_end_p (base))
2712     {
2713       at_end = true;
2714       upper = false;
2715     }
2716
2717   ev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, *idx));
2718   init = initial_condition (ev);
2719   step = evolution_part_in_loop_num (ev, loop->num);
2720
2721   if (!init
2722       || !step
2723       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2724       || integer_zerop (step)
2725       || tree_contains_chrecs (init, NULL)
2726       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (init, loop->num))
2727     return true;
2728
2729   low = array_ref_low_bound (base);
2730   high = array_ref_up_bound (base);
2731
2732   /* The case of nonconstant bounds could be handled, but it would be
2733      complicated.  */
2734   if (TREE_CODE (low) != INTEGER_CST
2735       || !high
2736       || TREE_CODE (high) != INTEGER_CST)
2737     return true;
2738   sign = tree_int_cst_sign_bit (step);
2739   type = TREE_TYPE (step);
2740
2741   /* The array of length 1 at the end of a structure most likely extends
2742      beyond its bounds.  */
2743   if (at_end
2744       && operand_equal_p (low, high, 0))
2745     return true;
2746
2747   /* In case the relevant bound of the array does not fit in type, or
2748      it does, but bound + step (in type) still belongs into the range of the
2749      array, the index may wrap and still stay within the range of the array
2750      (consider e.g. if the array is indexed by the full range of
2751      unsigned char).
2752
2753      To make things simpler, we require both bounds to fit into type, although
2754      there are cases where this would not be strictly necessary.  */
2755   if (!int_fits_type_p (high, type)
2756       || !int_fits_type_p (low, type))
2757     return true;
2758   low = fold_convert (type, low);
2759   high = fold_convert (type, high);
2760
2761   if (sign)
2762     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, low, step);
2763   else
2764     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, high, step);
2765
2766   if (tree_int_cst_compare (low, next) <= 0
2767       && tree_int_cst_compare (next, high) <= 0)
2768     return true;
2769
2770   record_nonwrapping_iv (loop, init, step, data->stmt, low, high, true, upper);
2771   return true;
2772 }
2773
2774 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the bounds
2775    of arrays in the data reference REF accessed in STMT.  RELIABLE is true if
2776    STMT is guaranteed to be executed in every iteration of LOOP.*/
2777
2778 static void
2779 infer_loop_bounds_from_ref (struct loop *loop, gimple stmt, tree ref,
2780                             bool reliable)
2781 {
2782   struct ilb_data data;
2783
2784   data.loop = loop;
2785   data.stmt = stmt;
2786   data.reliable = reliable;
2787   for_each_index (&ref, idx_infer_loop_bounds, &data);
2788 }
2789
2790 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the way
2791    arrays are used in STMT.  RELIABLE is true if STMT is guaranteed to be
2792    executed in every iteration of LOOP.  */
2793
2794 static void
2795 infer_loop_bounds_from_array (struct loop *loop, gimple stmt, bool reliable)
2796 {
2797   if (is_gimple_assign (stmt))
2798     {
2799       tree op0 = gimple_assign_lhs (stmt);
2800       tree op1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2801
2802       /* For each memory access, analyze its access function
2803          and record a bound on the loop iteration domain.  */
2804       if (REFERENCE_CLASS_P (op0))
2805         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op0, reliable);
2806
2807       if (REFERENCE_CLASS_P (op1))
2808         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op1, reliable);
2809     }
2810   else if (is_gimple_call (stmt))
2811     {
2812       tree arg, lhs;
2813       unsigned i, n = gimple_call_num_args (stmt);
2814
2815       lhs = gimple_call_lhs (stmt);
2816       if (lhs && REFERENCE_CLASS_P (lhs))
2817         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, lhs, reliable);
2818
2819       for (i = 0; i < n; i++)
2820         {
2821           arg = gimple_call_arg (stmt, i);
2822           if (REFERENCE_CLASS_P (arg))
2823             infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, arg, reliable);
2824         }
2825     }
2826 }
2827
2828 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
2829    that pointer arithmetics in STMT does not overflow.  */
2830
2831 static void
2832 infer_loop_bounds_from_pointer_arith (struct loop *loop, gimple stmt)
2833 {
2834   tree def, base, step, scev, type, low, high;
2835   tree var, ptr;
2836
2837   if (!is_gimple_assign (stmt)
2838       || gimple_assign_rhs_code (stmt) != POINTER_PLUS_EXPR)
2839     return;
2840
2841   def = gimple_assign_lhs (stmt);
2842   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
2843     return;
2844
2845   type = TREE_TYPE (def);
2846   if (!nowrap_type_p (type))
2847     return;
2848
2849   ptr = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2850   if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, ptr))
2851     return;
2852
2853   var = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2854   if (TYPE_PRECISION (type) != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (var)))
2855     return;
2856
2857   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
2858   if (chrec_contains_undetermined (scev))
2859     return;
2860
2861   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
2862   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2863
2864   if (!base || !step
2865       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2866       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
2867       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
2868     return;
2869
2870   low = lower_bound_in_type (type, type);
2871   high = upper_bound_in_type (type, type);
2872
2873   /* In C, pointer arithmetic p + 1 cannot use a NULL pointer, and p - 1 cannot
2874      produce a NULL pointer.  The contrary would mean NULL points to an object,
2875      while NULL is supposed to compare unequal with the address of all objects.
2876      Furthermore, p + 1 cannot produce a NULL pointer and p - 1 cannot use a
2877      NULL pointer since that would mean wrapping, which we assume here not to
2878      happen.  So, we can exclude NULL from the valid range of pointer
2879      arithmetic.  */
2880   if (flag_delete_null_pointer_checks && int_cst_value (low) == 0)
2881     low = build_int_cstu (TREE_TYPE (low), TYPE_ALIGN_UNIT (TREE_TYPE (type)));
2882
2883   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false, true);
2884 }
2885
2886 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
2887    that signed arithmetics in STMT does not overflow.  */
2888
2889 static void
2890 infer_loop_bounds_from_signedness (struct loop *loop, gimple stmt)
2891 {
2892   tree def, base, step, scev, type, low, high;
2893
2894   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
2895     return;
2896
2897   def = gimple_assign_lhs (stmt);
2898
2899   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
2900     return;
2901
2902   type = TREE_TYPE (def);
2903   if (!INTEGRAL_TYPE_P (type)
2904       || !TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
2905     return;
2906
2907   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
2908   if (chrec_contains_undetermined (scev))
2909     return;
2910
2911   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
2912   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2913
2914   if (!base || !step
2915       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2916       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
2917       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
2918     return;
2919
2920   low = lower_bound_in_type (type, type);
2921   high = upper_bound_in_type (type, type);
2922
2923   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false, true);
2924 }
2925
2926 /* The following analyzers are extracting informations on the bounds
2927    of LOOP from the following undefined behaviors:
2928
2929    - data references should not access elements over the statically
2930      allocated size,
2931
2932    - signed variables should not overflow when flag_wrapv is not set.
2933 */
2934
2935 static void
2936 infer_loop_bounds_from_undefined (struct loop *loop)
2937 {
2938   unsigned i;
2939   basic_block *bbs;
2940   gimple_stmt_iterator bsi;
2941   basic_block bb;
2942   bool reliable;
2943
2944   bbs = get_loop_body (loop);
2945
2946   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2947     {
2948       bb = bbs[i];
2949
2950       /* If BB is not executed in each iteration of the loop, we cannot
2951          use the operations in it to infer reliable upper bound on the
2952          # of iterations of the loop.  However, we can use it as a guess.  */
2953       reliable = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb);
2954
2955       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2956         {
2957           gimple stmt = gsi_stmt (bsi);
2958
2959           infer_loop_bounds_from_array (loop, stmt, reliable);
2960
2961           if (reliable)
2962             {
2963               infer_loop_bounds_from_signedness (loop, stmt);
2964               infer_loop_bounds_from_pointer_arith (loop, stmt);
2965             }
2966         }
2967
2968     }
2969
2970   free (bbs);
2971 }
2972
2973 /* Converts VAL to double_int.  */
2974
2975 static double_int
2976 gcov_type_to_double_int (gcov_type val)
2977 {
2978   double_int ret;
2979
2980   ret.low = (unsigned HOST_WIDE_INT) val;
2981   /* If HOST_BITS_PER_WIDE_INT == HOST_BITS_PER_WIDEST_INT, avoid shifting by
2982      the size of type.  */
2983   val >>= HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1;
2984   val >>= 1;
2985   ret.high = (unsigned HOST_WIDE_INT) val;
2986
2987   return ret;
2988 }
2989
2990 /* Records estimates on numbers of iterations of LOOP.  If USE_UNDEFINED_P
2991    is true also use estimates derived from undefined behavior.  */
2992
2993 void
2994 estimate_numbers_of_iterations_loop (struct loop *loop, bool use_undefined_p)
2995 {
2996   VEC (edge, heap) *exits;
2997   tree niter, type;
2998   unsigned i;
2999   struct tree_niter_desc niter_desc;
3000   edge ex;
3001   double_int bound;
3002
3003   /* Give up if we already have tried to compute an estimation.  */
3004   if (loop->estimate_state != EST_NOT_COMPUTED)
3005     return;
3006   loop->estimate_state = EST_AVAILABLE;
3007   loop->any_upper_bound = false;
3008   loop->any_estimate = false;
3009
3010   exits = get_loop_exit_edges (loop);
3011   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
3012     {
3013       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
3014         continue;
3015
3016       niter = niter_desc.niter;
3017       type = TREE_TYPE (niter);
3018       if (TREE_CODE (niter_desc.may_be_zero) != INTEGER_CST)
3019         niter = build3 (COND_EXPR, type, niter_desc.may_be_zero,
3020                         build_int_cst (type, 0),
3021                         niter);
3022       record_estimate (loop, niter, niter_desc.max,
3023                        last_stmt (ex->src),
3024                        true, true, true);
3025     }
3026   VEC_free (edge, heap, exits);
3027
3028   if (use_undefined_p)
3029     infer_loop_bounds_from_undefined (loop);
3030
3031   /* If we have a measured profile, use it to estimate the number of
3032      iterations.  */
3033   if (loop->header->count != 0)
3034     {
3035       gcov_type nit = expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1;
3036       bound = gcov_type_to_double_int (nit);
3037       record_niter_bound (loop, bound, true, false);
3038     }
3039
3040   /* If an upper bound is smaller than the realistic estimate of the
3041      number of iterations, use the upper bound instead.  */
3042   if (loop->any_upper_bound
3043       && loop->any_estimate
3044       && double_int_ucmp (loop->nb_iterations_upper_bound,
3045                           loop->nb_iterations_estimate) < 0)
3046     loop->nb_iterations_estimate = loop->nb_iterations_upper_bound;
3047 }
3048
3049 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
3050    LOOP.  If CONSERVATIVE is true, we must be sure that NIT is at least as
3051    large as the number of iterations.  If we have no reliable estimate,
3052    the function returns false, otherwise returns true.  */
3053
3054 bool
3055 estimated_loop_iterations (struct loop *loop, bool conservative,
3056                            double_int *nit)
3057 {
3058   estimate_numbers_of_iterations_loop (loop, true);
3059   if (conservative)
3060     {
3061       if (!loop->any_upper_bound)
3062         return false;
3063
3064       *nit = loop->nb_iterations_upper_bound;
3065     }
3066   else
3067     {
3068       if (!loop->any_estimate)
3069         return false;
3070
3071       *nit = loop->nb_iterations_estimate;
3072     }
3073
3074   return true;
3075 }
3076
3077 /* Similar to estimated_loop_iterations, but returns the estimate only
3078    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
3079    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
3080
3081 HOST_WIDE_INT
3082 estimated_loop_iterations_int (struct loop *loop, bool conservative)
3083 {
3084   double_int nit;
3085   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
3086
3087   if (!estimated_loop_iterations (loop, conservative, &nit))
3088     return -1;
3089
3090   if (!double_int_fits_in_shwi_p (nit))
3091     return -1;
3092   hwi_nit = double_int_to_shwi (nit);
3093
3094   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
3095 }
3096
3097 /* Returns an upper bound on the number of executions of statements
3098    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
3099    the number of execution of the latch by one.  */
3100
3101 HOST_WIDE_INT
3102 max_stmt_executions_int (struct loop *loop, bool conservative)
3103 {
3104   HOST_WIDE_INT nit = estimated_loop_iterations_int (loop, conservative);
3105   HOST_WIDE_INT snit;
3106
3107   if (nit == -1)
3108     return -1;
3109
3110   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
3111
3112   /* If the computation overflows, return -1.  */
3113   return snit < 0 ? -1 : snit;
3114 }
3115
3116 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
3117    LOOP, plus one.  If CONSERVATIVE is true, we must be sure that NIT is at
3118    least as large as the number of iterations.  If we have no reliable
3119    estimate, the function returns false, otherwise returns true.  */
3120
3121 bool
3122 max_stmt_executions (struct loop *loop, bool conservative, double_int *nit)
3123 {
3124   double_int nit_minus_one;
3125
3126   if (!estimated_loop_iterations (loop, conservative, nit))
3127     return false;
3128
3129   nit_minus_one = *nit;
3130
3131   *nit = double_int_add (*nit, double_int_one);
3132
3133   return double_int_ucmp (*nit, nit_minus_one) > 0;
3134 }
3135
3136 /* Records estimates on numbers of iterations of loops.  */
3137
3138 void
3139 estimate_numbers_of_iterations (bool use_undefined_p)
3140 {
3141   loop_iterator li;
3142   struct loop *loop;
3143
3144   /* We don't want to issue signed overflow warnings while getting
3145      loop iteration estimates.  */
3146   fold_defer_overflow_warnings ();
3147
3148   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3149     {
3150       estimate_numbers_of_iterations_loop (loop, use_undefined_p);
3151     }
3152
3153   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3154 }
3155
3156 /* Returns true if statement S1 dominates statement S2.  */
3157
3158 bool
3159 stmt_dominates_stmt_p (gimple s1, gimple s2)
3160 {
3161   basic_block bb1 = gimple_bb (s1), bb2 = gimple_bb (s2);
3162
3163   if (!bb1
3164       || s1 == s2)
3165     return true;
3166
3167   if (bb1 == bb2)
3168     {
3169       gimple_stmt_iterator bsi;
3170
3171       if (gimple_code (s2) == GIMPLE_PHI)
3172         return false;
3173
3174       if (gimple_code (s1) == GIMPLE_PHI)
3175         return true;
3176
3177       for (bsi = gsi_start_bb (bb1); gsi_stmt (bsi) != s2; gsi_next (&bsi))
3178         if (gsi_stmt (bsi) == s1)
3179           return true;
3180
3181       return false;
3182     }
3183
3184   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb2, bb1);
3185 }
3186
3187 /* Returns true when we can prove that the number of executions of
3188    STMT in the loop is at most NITER, according to the bound on
3189    the number of executions of the statement NITER_BOUND->stmt recorded in
3190    NITER_BOUND.  If STMT is NULL, we must prove this bound for all
3191    statements in the loop.  */
3192
3193 static bool
3194 n_of_executions_at_most (gimple stmt,
3195                          struct nb_iter_bound *niter_bound,
3196                          tree niter)
3197 {
3198   double_int bound = niter_bound->bound;
3199   tree nit_type = TREE_TYPE (niter), e;
3200   enum tree_code cmp;
3201
3202   gcc_assert (TYPE_UNSIGNED (nit_type));
3203
3204   /* If the bound does not even fit into NIT_TYPE, it cannot tell us that
3205      the number of iterations is small.  */
3206   if (!double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
3207     return false;
3208
3209   /* We know that NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
3210      times.  This means that:
3211
3212      -- if NITER_BOUND->is_exit is true, then everything before
3213         NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
3214         times, and everything after it at most NITER_BOUND->bound times.
3215
3216      -- If NITER_BOUND->is_exit is false, then if we can prove that when STMT
3217         is executed, then NITER_BOUND->stmt is executed as well in the same
3218         iteration (we conclude that if both statements belong to the same
3219         basic block, or if STMT is after NITER_BOUND->stmt), then STMT
3220         is executed at most NITER_BOUND->bound + 1 times.  Otherwise STMT is
3221         executed at most NITER_BOUND->bound + 2 times.  */
3222
3223   if (niter_bound->is_exit)
3224     {
3225       if (stmt
3226           && stmt != niter_bound->stmt
3227           && stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt))
3228         cmp = GE_EXPR;
3229       else
3230         cmp = GT_EXPR;
3231     }
3232   else
3233     {
3234       if (!stmt
3235           || (gimple_bb (stmt) != gimple_bb (niter_bound->stmt)
3236               && !stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt)))
3237         {
3238           bound = double_int_add (bound, double_int_one);
3239           if (double_int_zero_p (bound)
3240               || !double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
3241             return false;
3242         }
3243       cmp = GT_EXPR;
3244     }
3245
3246   e = fold_binary (cmp, boolean_type_node,
3247                    niter, double_int_to_tree (nit_type, bound));
3248   return e && integer_nonzerop (e);
3249 }
3250
3251 /* Returns true if the arithmetics in TYPE can be assumed not to wrap.  */
3252
3253 bool
3254 nowrap_type_p (tree type)
3255 {
3256   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
3257       && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
3258     return true;
3259
3260   if (POINTER_TYPE_P (type))
3261     return true;
3262
3263   return false;
3264 }
3265
3266 /* Return false only when the induction variable BASE + STEP * I is
3267    known to not overflow: i.e. when the number of iterations is small
3268    enough with respect to the step and initial condition in order to
3269    keep the evolution confined in TYPEs bounds.  Return true when the
3270    iv is known to overflow or when the property is not computable.
3271
3272    USE_OVERFLOW_SEMANTICS is true if this function should assume that
3273    the rules for overflow of the given language apply (e.g., that signed
3274    arithmetics in C does not overflow).  */
3275
3276 bool
3277 scev_probably_wraps_p (tree base, tree step,
3278                        gimple at_stmt, struct loop *loop,
3279                        bool use_overflow_semantics)
3280 {
3281   struct nb_iter_bound *bound;
3282   tree delta, step_abs;
3283   tree unsigned_type, valid_niter;
3284   tree type = TREE_TYPE (step);
3285
3286   /* FIXME: We really need something like
3287      http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2005-06/msg02025.html.
3288
3289      We used to test for the following situation that frequently appears
3290      during address arithmetics:
3291
3292        D.1621_13 = (long unsigned intD.4) D.1620_12;
3293        D.1622_14 = D.1621_13 * 8;
3294        D.1623_15 = (doubleD.29 *) D.1622_14;
3295
3296      And derived that the sequence corresponding to D_14
3297      can be proved to not wrap because it is used for computing a
3298      memory access; however, this is not really the case -- for example,
3299      if D_12 = (unsigned char) [254,+,1], then D_14 has values
3300      2032, 2040, 0, 8, ..., but the code is still legal.  */
3301
3302   if (chrec_contains_undetermined (base)
3303       || chrec_contains_undetermined (step))
3304     return true;
3305
3306   if (integer_zerop (step))
3307     return false;
3308
3309   /* If we can use the fact that signed and pointer arithmetics does not
3310      wrap, we are done.  */
3311   if (use_overflow_semantics && nowrap_type_p (TREE_TYPE (base)))
3312     return false;
3313
3314   /* To be able to use estimates on number of iterations of the loop,
3315      we must have an upper bound on the absolute value of the step.  */
3316   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
3317     return true;
3318
3319   /* Don't issue signed overflow warnings.  */
3320   fold_defer_overflow_warnings ();
3321
3322   /* Otherwise, compute the number of iterations before we reach the
3323      bound of the type, and verify that the loop is exited before this
3324      occurs.  */
3325   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
3326   base = fold_convert (unsigned_type, base);
3327
3328   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
3329     {
3330       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
3331                                    lower_bound_in_type (type, type));
3332       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
3333       step_abs = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type,
3334                               fold_convert (unsigned_type, step));
3335     }
3336   else
3337     {
3338       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
3339                                    upper_bound_in_type (type, type));
3340       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
3341       step_abs = fold_convert (unsigned_type, step);
3342     }
3343
3344   valid_niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step_abs);
3345
3346   estimate_numbers_of_iterations_loop (loop, true);
3347   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
3348     {
3349       if (n_of_executions_at_most (at_stmt, bound, valid_niter))
3350         {
3351           fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3352           return false;
3353         }
3354     }
3355
3356   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3357
3358   /* At this point we still don't have a proof that the iv does not
3359      overflow: give up.  */
3360   return true;
3361 }
3362
3363 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of LOOP.  */
3364
3365 void
3366 free_numbers_of_iterations_estimates_loop (struct loop *loop)
3367 {
3368   struct nb_iter_bound *bound, *next;
3369
3370   loop->nb_iterations = NULL;
3371   loop->estimate_state = EST_NOT_COMPUTED;
3372   for (bound = loop->bounds; bound; bound = next)
3373     {
3374       next = bound->next;
3375       ggc_free (bound);
3376     }
3377
3378   loop->bounds = NULL;
3379 }
3380
3381 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of loops.  */
3382
3383 void
3384 free_numbers_of_iterations_estimates (void)
3385 {
3386   loop_iterator li;
3387   struct loop *loop;
3388
3389   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3390     {
3391       free_numbers_of_iterations_estimates_loop (loop);
3392     }
3393 }
3394
3395 /* Substitute value VAL for ssa name NAME inside expressions held
3396    at LOOP.  */
3397
3398 void
3399 substitute_in_loop_info (struct loop *loop, tree name, tree val)
3400 {
3401   loop->nb_iterations = simplify_replace_tree (loop->nb_iterations, name, val);
3402 }