OSDN Git Service

c2a9f9c2039d5f2501ef4eec804c9ed2b52e9e0f
[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 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 02110-1301, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "rtl.h"
27 #include "tm_p.h"
28 #include "hard-reg-set.h"
29 #include "basic-block.h"
30 #include "output.h"
31 #include "diagnostic.h"
32 #include "intl.h"
33 #include "tree-flow.h"
34 #include "tree-dump.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "tree-pass.h"
37 #include "ggc.h"
38 #include "tree-chrec.h"
39 #include "tree-scalar-evolution.h"
40 #include "tree-data-ref.h"
41 #include "params.h"
42 #include "flags.h"
43 #include "toplev.h"
44 #include "tree-inline.h"
45
46 #define SWAP(X, Y) do { void *tmp = (X); (X) = (Y); (Y) = tmp; } while (0)
47
48
49 /*
50
51    Analysis of number of iterations of an affine exit test.
52
53 */
54
55 /* Returns inverse of X modulo 2^s, where MASK = 2^s-1.  */
56
57 static tree
58 inverse (tree x, tree mask)
59 {
60   tree type = TREE_TYPE (x);
61   tree rslt;
62   unsigned ctr = tree_floor_log2 (mask);
63
64   if (TYPE_PRECISION (type) <= HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
65     {
66       unsigned HOST_WIDE_INT ix;
67       unsigned HOST_WIDE_INT imask;
68       unsigned HOST_WIDE_INT irslt = 1;
69
70       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (x));
71       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (mask));
72
73       ix = int_cst_value (x);
74       imask = int_cst_value (mask);
75
76       for (; ctr; ctr--)
77         {
78           irslt *= ix;
79           ix *= ix;
80         }
81       irslt &= imask;
82
83       rslt = build_int_cst_type (type, irslt);
84     }
85   else
86     {
87       rslt = build_int_cst (type, 1);
88       for (; ctr; ctr--)
89         {
90           rslt = int_const_binop (MULT_EXPR, rslt, x, 0);
91           x = int_const_binop (MULT_EXPR, x, x, 0);
92         }
93       rslt = int_const_binop (BIT_AND_EXPR, rslt, mask, 0);
94     }
95
96   return rslt;
97 }
98
99 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
100    is IV <> FINAL.  TYPE is the type of the iv.  The number of
101    iterations is stored to NITER.  NEVER_INFINITE is true if
102    we know that the exit must be taken eventually, i.e., that the IV
103    ever reaches the value FINAL (we derived this earlier, and possibly set
104    NITER->assumptions to make sure this is the case).  */
105
106 static bool
107 number_of_iterations_ne (tree type, affine_iv *iv, tree final,
108                          struct tree_niter_desc *niter, bool never_infinite)
109 {
110   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
111   tree s, c, d, bits, assumption, tmp, bound;
112
113   niter->control = *iv;
114   niter->bound = final;
115   niter->cmp = NE_EXPR;
116
117   /* Rearrange the terms so that we get inequality s * i <> c, with s
118      positive.  Also cast everything to the unsigned type.  */
119   if (tree_int_cst_sign_bit (iv->step))
120     {
121       s = fold_convert (niter_type,
122                         fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv->step));
123       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
124                        fold_convert (niter_type, iv->base),
125                        fold_convert (niter_type, final));
126     }
127   else
128     {
129       s = fold_convert (niter_type, iv->step);
130       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
131                        fold_convert (niter_type, final),
132                        fold_convert (niter_type, iv->base));
133     }
134
135   /* First the trivial cases -- when the step is 1.  */
136   if (integer_onep (s))
137     {
138       niter->niter = c;
139       return true;
140     }
141
142   /* Let nsd (step, size of mode) = d.  If d does not divide c, the loop
143      is infinite.  Otherwise, the number of iterations is
144      (inverse(s/d) * (c/d)) mod (size of mode/d).  */
145   bits = num_ending_zeros (s);
146   bound = build_low_bits_mask (niter_type,
147                                (TYPE_PRECISION (niter_type)
148                                 - tree_low_cst (bits, 1)));
149
150   d = fold_binary_to_constant (LSHIFT_EXPR, niter_type,
151                                build_int_cst (niter_type, 1), bits);
152   s = fold_binary_to_constant (RSHIFT_EXPR, niter_type, s, bits);
153
154   if (!never_infinite)
155     {
156       /* If we cannot assume that the loop is not infinite, record the
157          assumptions for divisibility of c.  */
158       assumption = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, c, d);
159       assumption = fold_build2 (EQ_EXPR, boolean_type_node,
160                                 assumption, build_int_cst (niter_type, 0));
161       if (!integer_nonzerop (assumption))
162         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
163                                           niter->assumptions, assumption);
164     }
165       
166   c = fold_build2 (EXACT_DIV_EXPR, niter_type, c, d);
167   tmp = fold_build2 (MULT_EXPR, niter_type, c, inverse (s, bound));
168   niter->niter = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, niter_type, tmp, bound);
169   return true;
170 }
171
172 /* Checks whether we can determine the final value of the control variable
173    of the loop with ending condition IV0 < IV1 (computed in TYPE).
174    DELTA is the difference IV1->base - IV0->base, STEP is the absolute value
175    of the step.  The assumptions necessary to ensure that the computation
176    of the final value does not overflow are recorded in NITER.  If we
177    find the final value, we adjust DELTA and return TRUE.  Otherwise
178    we return false.  */
179
180 static bool
181 number_of_iterations_lt_to_ne (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
182                                struct tree_niter_desc *niter,
183                                tree *delta, tree step)
184 {
185   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
186   tree mod = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, *delta, step);
187   tree tmod;
188   tree assumption = boolean_true_node, bound, noloop;
189
190   if (TREE_CODE (mod) != INTEGER_CST)
191     return false;
192   if (integer_nonzerop (mod))
193     mod = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step, mod);
194   tmod = fold_convert (type, mod);
195
196   if (integer_nonzerop (iv0->step))
197     {
198       /* The final value of the iv is iv1->base + MOD, assuming that this
199          computation does not overflow, and that
200          iv0->base <= iv1->base + MOD.  */
201       if (!iv1->no_overflow && !integer_zerop (mod))
202         {
203           bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
204                                TYPE_MAX_VALUE (type), tmod);
205           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
206                                     iv1->base, bound);
207           if (integer_zerop (assumption))
208             return false;
209         }
210       noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
211                             iv0->base,
212                             fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
213                                          iv1->base, tmod));
214     }
215   else
216     {
217       /* The final value of the iv is iv0->base - MOD, assuming that this
218          computation does not overflow, and that
219          iv0->base - MOD <= iv1->base. */
220       if (!iv0->no_overflow && !integer_zerop (mod))
221         {
222           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
223                                TYPE_MIN_VALUE (type), tmod);
224           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
225                                     iv0->base, bound);
226           if (integer_zerop (assumption))
227             return false;
228         }
229       noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
230                             fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
231                                          iv0->base, tmod),
232                             iv1->base);
233     }
234
235   if (!integer_nonzerop (assumption))
236     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
237                                       niter->assumptions,
238                                       assumption);
239   if (!integer_zerop (noloop))
240     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
241                                       niter->may_be_zero,
242                                       noloop);
243   *delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, *delta, mod);
244   return true;
245 }
246
247 /* Add assertions to NITER that ensure that the control variable of the loop
248    with ending condition IV0 < IV1 does not overflow.  Types of IV0 and IV1
249    are TYPE.  Returns false if we can prove that there is an overflow, true
250    otherwise.  STEP is the absolute value of the step.  */
251
252 static bool
253 assert_no_overflow_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
254                        struct tree_niter_desc *niter, tree step)
255 {
256   tree bound, d, assumption, diff;
257   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
258
259   if (integer_nonzerop (iv0->step))
260     {
261       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i += iv0->step) */
262       if (iv0->no_overflow)
263         return true;
264
265       /* If iv0->base is a constant, we can determine the last value before
266          overflow precisely; otherwise we conservatively assume
267          MAX - STEP + 1.  */
268
269       if (TREE_CODE (iv0->base) == INTEGER_CST)
270         {
271           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
272                            fold_convert (niter_type, TYPE_MAX_VALUE (type)),
273                            fold_convert (niter_type, iv0->base));
274           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
275         }
276       else
277         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
278                             build_int_cst (niter_type, 1));
279       bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
280                            TYPE_MAX_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
281       assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
282                                 iv1->base, bound);
283     }
284   else
285     {
286       /* for (i = iv1->base; i > iv0->base; i += iv1->step) */
287       if (iv1->no_overflow)
288         return true;
289
290       if (TREE_CODE (iv1->base) == INTEGER_CST)
291         {
292           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
293                            fold_convert (niter_type, iv1->base),
294                            fold_convert (niter_type, TYPE_MIN_VALUE (type)));
295           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
296         }
297       else
298         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
299                             build_int_cst (niter_type, 1));
300       bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
301                            TYPE_MIN_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
302       assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
303                                 iv0->base, bound);
304     }
305
306   if (integer_zerop (assumption))
307     return false;
308   if (!integer_nonzerop (assumption))
309     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
310                                       niter->assumptions, assumption);
311     
312   iv0->no_overflow = true;
313   iv1->no_overflow = true;
314   return true;
315 }
316
317 /* Add an assumption to NITER that a loop whose ending condition
318    is IV0 < IV1 rolls.  TYPE is the type of the control iv.  */
319
320 static void
321 assert_loop_rolls_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
322                       struct tree_niter_desc *niter)
323 {
324   tree assumption = boolean_true_node, bound, diff;
325   tree mbz, mbzl, mbzr;
326
327   if (integer_nonzerop (iv0->step))
328     {
329       diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
330                           iv0->step, build_int_cst (type, 1));
331
332       /* We need to know that iv0->base >= MIN + iv0->step - 1.  Since
333          0 address never belongs to any object, we can assume this for
334          pointers.  */
335       if (!POINTER_TYPE_P (type))
336         {
337           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
338                                TYPE_MIN_VALUE (type), diff);
339           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
340                                     iv0->base, bound);
341         }
342
343       /* And then we can compute iv0->base - diff, and compare it with
344          iv1->base.  */      
345       mbzl = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, iv0->base, diff);
346       mbzr = iv1->base;
347     }
348   else
349     {
350       diff = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
351                           iv1->step, build_int_cst (type, 1));
352
353       if (!POINTER_TYPE_P (type))
354         {
355           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
356                                TYPE_MAX_VALUE (type), diff);
357           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
358                                     iv1->base, bound);
359         }
360
361       mbzl = iv0->base;
362       mbzr = fold_build2 (MINUS_EXPR, type, iv1->base, diff);
363     }
364
365   mbz = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node, mbzl, mbzr);
366
367   if (!integer_nonzerop (assumption))
368     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
369                                       niter->assumptions, assumption);
370   if (!integer_zerop (mbz))
371     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
372                                       niter->may_be_zero, mbz);
373 }
374
375 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
376    is IV0 < IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
377    iterations is stored to NITER.  */
378
379 static bool
380 number_of_iterations_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
381                          struct tree_niter_desc *niter,
382                          bool never_infinite ATTRIBUTE_UNUSED)
383 {
384   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
385   tree delta, step, s;
386
387   if (integer_nonzerop (iv0->step))
388     {
389       niter->control = *iv0;
390       niter->cmp = LT_EXPR;
391       niter->bound = iv1->base;
392     }
393   else
394     {
395       niter->control = *iv1;
396       niter->cmp = GT_EXPR;
397       niter->bound = iv0->base;
398     }
399
400   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
401                        fold_convert (niter_type, iv1->base),
402                        fold_convert (niter_type, iv0->base));
403
404   /* First handle the special case that the step is +-1.  */
405   if ((integer_onep (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
406       || (integer_all_onesp (iv1->step) && integer_zerop (iv0->step)))
407     {
408       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i++)
409
410          or
411
412          for (i = iv1->base; i > iv0->base; i--).
413              
414          In both cases # of iterations is iv1->base - iv0->base, assuming that
415          iv1->base >= iv0->base.  */
416       niter->may_be_zero = fold_build2 (LT_EXPR, boolean_type_node,
417                                         iv1->base, iv0->base);
418       niter->niter = delta;
419       return true;
420     }
421
422   if (integer_nonzerop (iv0->step))
423     step = fold_convert (niter_type, iv0->step);
424   else
425     step = fold_convert (niter_type,
426                          fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv1->step));
427
428   /* If we can determine the final value of the control iv exactly, we can
429      transform the condition to != comparison.  In particular, this will be
430      the case if DELTA is constant.  */
431   if (number_of_iterations_lt_to_ne (type, iv0, iv1, niter, &delta, step))
432     {
433       affine_iv zps;
434
435       zps.base = build_int_cst (niter_type, 0);
436       zps.step = step;
437       /* number_of_iterations_lt_to_ne will add assumptions that ensure that
438          zps does not overflow.  */
439       zps.no_overflow = true;
440
441       return number_of_iterations_ne (type, &zps, delta, niter, true);
442     }
443
444   /* Make sure that the control iv does not overflow.  */
445   if (!assert_no_overflow_lt (type, iv0, iv1, niter, step))
446     return false;
447
448   /* We determine the number of iterations as (delta + step - 1) / step.  For
449      this to work, we must know that iv1->base >= iv0->base - step + 1,
450      otherwise the loop does not roll.  */
451   assert_loop_rolls_lt (type, iv0, iv1, niter);
452
453   s = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
454                    step, build_int_cst (niter_type, 1));
455   delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, delta, s);
456   niter->niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, niter_type, delta, step);
457   return true;
458 }
459
460 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
461    is IV0 <= IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
462    iterations is stored to NITER.  NEVER_INFINITE is true if
463    we know that this condition must eventually become false (we derived this
464    earlier, and possibly set NITER->assumptions to make sure this
465    is the case).  */
466
467 static bool
468 number_of_iterations_le (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
469                          struct tree_niter_desc *niter, bool never_infinite)
470 {
471   tree assumption;
472
473   /* Say that IV0 is the control variable.  Then IV0 <= IV1 iff
474      IV0 < IV1 + 1, assuming that IV1 is not equal to the greatest
475      value of the type.  This we must know anyway, since if it is
476      equal to this value, the loop rolls forever.  */
477
478   if (!never_infinite)
479     {
480       if (integer_nonzerop (iv0->step))
481         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
482                                   iv1->base, TYPE_MAX_VALUE (type));
483       else
484         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
485                                   iv0->base, TYPE_MIN_VALUE (type));
486
487       if (integer_zerop (assumption))
488         return false;
489       if (!integer_nonzerop (assumption))
490         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
491                                           niter->assumptions, assumption);
492     }
493
494   if (integer_nonzerop (iv0->step))
495     iv1->base = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
496                              iv1->base, build_int_cst (type, 1));
497   else
498     iv0->base = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
499                              iv0->base, build_int_cst (type, 1));
500   return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
501 }
502
503 /* Determine the number of iterations according to condition (for staying
504    inside loop) which compares two induction variables using comparison
505    operator CODE.  The induction variable on left side of the comparison
506    is IV0, the right-hand side is IV1.  Both induction variables must have
507    type TYPE, which must be an integer or pointer type.  The steps of the
508    ivs must be constants (or NULL_TREE, which is interpreted as constant zero).
509
510    ONLY_EXIT is true if we are sure this is the only way the loop could be
511    exited (including possibly non-returning function calls, exceptions, etc.)
512    -- in this case we can use the information whether the control induction
513    variables can overflow or not in a more efficient way.
514    
515    The results (number of iterations and assumptions as described in
516    comments at struct tree_niter_desc in tree-flow.h) are stored to NITER.
517    Returns false if it fails to determine number of iterations, true if it
518    was determined (possibly with some assumptions).  */
519
520 static bool
521 number_of_iterations_cond (tree type, affine_iv *iv0, enum tree_code code,
522                            affine_iv *iv1, struct tree_niter_desc *niter,
523                            bool only_exit)
524 {
525   bool never_infinite;
526
527   /* The meaning of these assumptions is this:
528      if !assumptions
529        then the rest of information does not have to be valid
530      if may_be_zero then the loop does not roll, even if
531        niter != 0.  */
532   niter->assumptions = boolean_true_node;
533   niter->may_be_zero = boolean_false_node;
534   niter->niter = NULL_TREE;
535   niter->additional_info = boolean_true_node;
536
537   niter->bound = NULL_TREE;
538   niter->cmp = ERROR_MARK;
539
540   /* Make < comparison from > ones, and for NE_EXPR comparisons, ensure that
541      the control variable is on lhs.  */
542   if (code == GE_EXPR || code == GT_EXPR
543       || (code == NE_EXPR && integer_zerop (iv0->step)))
544     {
545       SWAP (iv0, iv1);
546       code = swap_tree_comparison (code);
547     }
548
549   if (!only_exit)
550     {
551       /* If this is not the only possible exit from the loop, the information
552          that the induction variables cannot overflow as derived from
553          signedness analysis cannot be relied upon.  We use them e.g. in the
554          following way:  given loop for (i = 0; i <= n; i++), if i is
555          signed, it cannot overflow, thus this loop is equivalent to
556          for (i = 0; i < n + 1; i++);  however, if n == MAX, but the loop
557          is exited in some other way before i overflows, this transformation
558          is incorrect (the new loop exits immediately).  */
559       iv0->no_overflow = false;
560       iv1->no_overflow = false;
561     }
562
563   if (POINTER_TYPE_P (type))
564     {
565       /* Comparison of pointers is undefined unless both iv0 and iv1 point
566          to the same object.  If they do, the control variable cannot wrap
567          (as wrap around the bounds of memory will never return a pointer
568          that would be guaranteed to point to the same object, even if we
569          avoid undefined behavior by casting to size_t and back).  The
570          restrictions on pointer arithmetics and comparisons of pointers
571          ensure that using the no-overflow assumptions is correct in this
572          case even if ONLY_EXIT is false.  */
573       iv0->no_overflow = true;
574       iv1->no_overflow = true;
575     }
576
577   /* If the control induction variable does not overflow, the loop obviously
578      cannot be infinite.  */
579   if (!integer_zerop (iv0->step) && iv0->no_overflow)
580     never_infinite = true;
581   else if (!integer_zerop (iv1->step) && iv1->no_overflow)
582     never_infinite = true;
583   else
584     never_infinite = false;
585
586   /* We can handle the case when neither of the sides of the comparison is
587      invariant, provided that the test is NE_EXPR.  This rarely occurs in
588      practice, but it is simple enough to manage.  */
589   if (!integer_zerop (iv0->step) && !integer_zerop (iv1->step))
590     {
591       if (code != NE_EXPR)
592         return false;
593
594       iv0->step = fold_binary_to_constant (MINUS_EXPR, type,
595                                            iv0->step, iv1->step);
596       iv0->no_overflow = false;
597       iv1->step = build_int_cst (type, 0);
598       iv1->no_overflow = true;
599     }
600
601   /* If the result of the comparison is a constant,  the loop is weird.  More
602      precise handling would be possible, but the situation is not common enough
603      to waste time on it.  */
604   if (integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
605     return false;
606
607   /* Ignore loops of while (i-- < 10) type.  */
608   if (code != NE_EXPR)
609     {
610       if (iv0->step && tree_int_cst_sign_bit (iv0->step))
611         return false;
612
613       if (!integer_zerop (iv1->step) && !tree_int_cst_sign_bit (iv1->step))
614         return false;
615     }
616
617   /* If the loop exits immediately, there is nothing to do.  */
618   if (integer_zerop (fold_build2 (code, boolean_type_node, iv0->base, iv1->base)))
619     {
620       niter->niter = build_int_cst (unsigned_type_for (type), 0);
621       return true;
622     }
623
624   /* OK, now we know we have a senseful loop.  Handle several cases, depending
625      on what comparison operator is used.  */
626   switch (code)
627     {
628     case NE_EXPR:
629       gcc_assert (integer_zerop (iv1->step));
630       return number_of_iterations_ne (type, iv0, iv1->base, niter, never_infinite);
631     case LT_EXPR:
632       return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
633     case LE_EXPR:
634       return number_of_iterations_le (type, iv0, iv1, niter, never_infinite);
635     default:
636       gcc_unreachable ();
637     }
638 }
639
640 /* Substitute NEW for OLD in EXPR and fold the result.  */
641
642 static tree
643 simplify_replace_tree (tree expr, tree old, tree new)
644 {
645   unsigned i, n;
646   tree ret = NULL_TREE, e, se;
647
648   if (!expr)
649     return NULL_TREE;
650
651   if (expr == old
652       || operand_equal_p (expr, old, 0))
653     return unshare_expr (new);
654
655   if (!EXPR_P (expr) && !GIMPLE_STMT_P (expr))
656     return expr;
657
658   n = TREE_CODE_LENGTH (TREE_CODE (expr));
659   for (i = 0; i < n; i++)
660     {
661       e = TREE_OPERAND (expr, i);
662       se = simplify_replace_tree (e, old, new);
663       if (e == se)
664         continue;
665
666       if (!ret)
667         ret = copy_node (expr);
668
669       TREE_OPERAND (ret, i) = se;
670     }
671
672   return (ret ? fold (ret) : expr);
673 }
674
675 /* Expand definitions of ssa names in EXPR as long as they are simple
676    enough, and return the new expression.  */
677
678 tree
679 expand_simple_operations (tree expr)
680 {
681   unsigned i, n;
682   tree ret = NULL_TREE, e, ee, stmt;
683   enum tree_code code;
684
685   if (expr == NULL_TREE)
686     return expr;
687
688   if (is_gimple_min_invariant (expr))
689     return expr;
690
691   code = TREE_CODE (expr);
692   if (IS_EXPR_CODE_CLASS (TREE_CODE_CLASS (code)))
693     {
694       n = TREE_CODE_LENGTH (code);
695       for (i = 0; i < n; i++)
696         {
697           e = TREE_OPERAND (expr, i);
698           ee = expand_simple_operations (e);
699           if (e == ee)
700             continue;
701
702           if (!ret)
703             ret = copy_node (expr);
704
705           TREE_OPERAND (ret, i) = ee;
706         }
707
708       return (ret ? fold (ret) : expr);
709     }
710
711   if (TREE_CODE (expr) != SSA_NAME)
712     return expr;
713
714   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
715   if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
716     return expr;
717
718   e = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
719   if (/* Casts are simple.  */
720       TREE_CODE (e) != NOP_EXPR
721       && TREE_CODE (e) != CONVERT_EXPR
722       /* Copies are simple.  */
723       && TREE_CODE (e) != SSA_NAME
724       /* Assignments of invariants are simple.  */
725       && !is_gimple_min_invariant (e)
726       /* And increments and decrements by a constant are simple.  */
727       && !((TREE_CODE (e) == PLUS_EXPR
728             || TREE_CODE (e) == MINUS_EXPR)
729            && is_gimple_min_invariant (TREE_OPERAND (e, 1))))
730     return expr;
731
732   return expand_simple_operations (e);
733 }
734
735 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
736    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
737
738 static tree
739 tree_simplify_using_condition_1 (tree cond, tree expr)
740 {
741   bool changed;
742   tree e, te, e0, e1, e2, notcond;
743   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
744
745   if (code == INTEGER_CST)
746     return expr;
747
748   if (code == TRUTH_OR_EXPR
749       || code == TRUTH_AND_EXPR
750       || code == COND_EXPR)
751     {
752       changed = false;
753
754       e0 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 0));
755       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
756         changed = true;
757
758       e1 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 1));
759       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
760         changed = true;
761
762       if (code == COND_EXPR)
763         {
764           e2 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 2));
765           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
766             changed = true;
767         }
768       else
769         e2 = NULL_TREE;
770
771       if (changed)
772         {
773           if (code == COND_EXPR)
774             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
775           else
776             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
777         }
778
779       return expr;
780     }
781
782   /* In case COND is equality, we may be able to simplify EXPR by copy/constant
783      propagation, and vice versa.  Fold does not handle this, since it is
784      considered too expensive.  */
785   if (TREE_CODE (cond) == EQ_EXPR)
786     {
787       e0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
788       e1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
789
790       /* We know that e0 == e1.  Check whether we cannot simplify expr
791          using this fact.  */
792       e = simplify_replace_tree (expr, e0, e1);
793       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
794         return e;
795
796       e = simplify_replace_tree (expr, e1, e0);
797       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
798         return e;
799     }
800   if (TREE_CODE (expr) == EQ_EXPR)
801     {
802       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
803       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
804
805       /* If e0 == e1 (EXPR) implies !COND, then EXPR cannot be true.  */
806       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
807       if (integer_zerop (e))
808         return e;
809       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
810       if (integer_zerop (e))
811         return e;
812     }
813   if (TREE_CODE (expr) == NE_EXPR)
814     {
815       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
816       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
817
818       /* If e0 == e1 (!EXPR) implies !COND, then EXPR must be true.  */
819       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
820       if (integer_zerop (e))
821         return boolean_true_node;
822       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
823       if (integer_zerop (e))
824         return boolean_true_node;
825     }
826
827   te = expand_simple_operations (expr);
828
829   /* Check whether COND ==> EXPR.  */
830   notcond = invert_truthvalue (cond);
831   e = fold_binary (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node, notcond, te);
832   if (e && integer_nonzerop (e))
833     return e;
834
835   /* Check whether COND ==> not EXPR.  */
836   e = fold_binary (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, cond, te);
837   if (e && integer_zerop (e))
838     return e;
839
840   return expr;
841 }
842
843 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
844    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).
845    Wrapper around tree_simplify_using_condition_1 that ensures that chains
846    of simple operations in definitions of ssa names in COND are expanded,
847    so that things like casts or incrementing the value of the bound before
848    the loop do not cause us to fail.  */
849
850 static tree
851 tree_simplify_using_condition (tree cond, tree expr)
852 {
853   cond = expand_simple_operations (cond);
854
855   return tree_simplify_using_condition_1 (cond, expr);
856 }
857
858 /* The maximum number of dominator BBs we search for conditions
859    of loop header copies we use for simplifying a conditional
860    expression.  */
861 #define MAX_DOMINATORS_TO_WALK 8
862
863 /* Tries to simplify EXPR using the conditions on entry to LOOP.
864    Record the conditions used for simplification to CONDS_USED.
865    Returns the simplified expression (or EXPR unchanged, if no
866    simplification was possible).*/
867
868 static tree
869 simplify_using_initial_conditions (struct loop *loop, tree expr,
870                                    tree *conds_used)
871 {
872   edge e;
873   basic_block bb;
874   tree exp, cond;
875   int cnt = 0;
876
877   if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
878     return expr;
879
880   /* Limit walking the dominators to avoid quadraticness in
881      the number of BBs times the number of loops in degenerate
882      cases.  */
883   for (bb = loop->header;
884        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
885        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
886     {
887       if (!single_pred_p (bb))
888         continue;
889       e = single_pred_edge (bb);
890
891       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
892         continue;
893
894       cond = COND_EXPR_COND (last_stmt (e->src));
895       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
896         cond = invert_truthvalue (cond);
897       exp = tree_simplify_using_condition (cond, expr);
898
899       if (exp != expr)
900         *conds_used = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR,
901                                    boolean_type_node,
902                                    *conds_used,
903                                    cond);
904
905       expr = exp;
906       ++cnt;
907     }
908
909   return expr;
910 }
911
912 /* Tries to simplify EXPR using the evolutions of the loop invariants
913    in the superloops of LOOP.  Returns the simplified expression
914    (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
915
916 static tree
917 simplify_using_outer_evolutions (struct loop *loop, tree expr)
918 {
919   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
920   bool changed;
921   tree e, e0, e1, e2;
922
923   if (is_gimple_min_invariant (expr))
924     return expr;
925
926   if (code == TRUTH_OR_EXPR
927       || code == TRUTH_AND_EXPR
928       || code == COND_EXPR)
929     {
930       changed = false;
931
932       e0 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 0));
933       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
934         changed = true;
935
936       e1 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 1));
937       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
938         changed = true;
939
940       if (code == COND_EXPR)
941         {
942           e2 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 2));
943           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
944             changed = true;
945         }
946       else
947         e2 = NULL_TREE;
948
949       if (changed)
950         {
951           if (code == COND_EXPR)
952             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
953           else
954             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
955         }
956
957       return expr;
958     }
959
960   e = instantiate_parameters (loop, expr);
961   if (is_gimple_min_invariant (e))
962     return e;
963
964   return expr;
965 }
966
967 /* Returns true if EXIT is the only possible exit from LOOP.  */
968
969 static bool
970 loop_only_exit_p (struct loop *loop, edge exit)
971 {
972   basic_block *body;
973   block_stmt_iterator bsi;
974   unsigned i;
975   tree call;
976
977   if (exit != single_exit (loop))
978     return false;
979
980   body = get_loop_body (loop);
981   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
982     {
983       for (bsi = bsi_start (body[0]); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
984         {
985           call = get_call_expr_in (bsi_stmt (bsi));
986           if (call && TREE_SIDE_EFFECTS (call))
987             {
988               free (body);
989               return false;
990             }
991         }
992     }
993
994   free (body);
995   return true;
996 }
997
998 /* Stores description of number of iterations of LOOP derived from
999    EXIT (an exit edge of the LOOP) in NITER.  Returns true if some
1000    useful information could be derived (and fields of NITER has
1001    meaning described in comments at struct tree_niter_desc
1002    declaration), false otherwise.  If WARN is true and
1003    -Wunsafe-loop-optimizations was given, warn if the optimizer is going to use
1004    potentially unsafe assumptions.  */
1005
1006 bool
1007 number_of_iterations_exit (struct loop *loop, edge exit,
1008                            struct tree_niter_desc *niter,
1009                            bool warn)
1010 {
1011   tree stmt, cond, type;
1012   tree op0, op1;
1013   enum tree_code code;
1014   affine_iv iv0, iv1;
1015
1016   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, exit->src))
1017     return false;
1018
1019   niter->assumptions = boolean_false_node;
1020   stmt = last_stmt (exit->src);
1021   if (!stmt || TREE_CODE (stmt) != COND_EXPR)
1022     return false;
1023
1024   /* We want the condition for staying inside loop.  */
1025   cond = COND_EXPR_COND (stmt);
1026   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1027     cond = invert_truthvalue (cond);
1028
1029   code = TREE_CODE (cond);
1030   switch (code)
1031     {
1032     case GT_EXPR:
1033     case GE_EXPR:
1034     case NE_EXPR:
1035     case LT_EXPR:
1036     case LE_EXPR:
1037       break;
1038
1039     default:
1040       return false;
1041     }
1042   
1043   op0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
1044   op1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
1045   type = TREE_TYPE (op0);
1046
1047   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
1048       && !POINTER_TYPE_P (type))
1049     return false;
1050      
1051   if (!simple_iv (loop, stmt, op0, &iv0, false))
1052     return false;
1053   if (!simple_iv (loop, stmt, op1, &iv1, false))
1054     return false;
1055
1056   iv0.base = expand_simple_operations (iv0.base);
1057   iv1.base = expand_simple_operations (iv1.base);
1058   if (!number_of_iterations_cond (type, &iv0, code, &iv1, niter,
1059                                   loop_only_exit_p (loop, exit)))
1060     return false;
1061
1062   if (optimize >= 3)
1063     {
1064       niter->assumptions = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1065                                                             niter->assumptions);
1066       niter->may_be_zero = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1067                                                             niter->may_be_zero);
1068       niter->niter = simplify_using_outer_evolutions (loop, niter->niter);
1069     }
1070
1071   niter->additional_info = boolean_true_node;
1072   niter->assumptions
1073           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1074                                                niter->assumptions,
1075                                                &niter->additional_info);
1076   niter->may_be_zero
1077           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1078                                                niter->may_be_zero,
1079                                                &niter->additional_info);
1080
1081   if (integer_onep (niter->assumptions))
1082     return true;
1083
1084   /* With -funsafe-loop-optimizations we assume that nothing bad can happen.
1085      But if we can prove that there is overflow or some other source of weird
1086      behavior, ignore the loop even with -funsafe-loop-optimizations.  */
1087   if (integer_zerop (niter->assumptions))
1088     return false;
1089
1090   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
1091     niter->assumptions = boolean_true_node;
1092
1093   if (warn)
1094     {
1095       const char *wording;
1096       location_t loc = EXPR_LOCATION (stmt);
1097   
1098       /* We can provide a more specific warning if one of the operator is
1099          constant and the other advances by +1 or -1.  */
1100       if (!integer_zerop (iv1.step)
1101           ? (integer_zerop (iv0.step)
1102              && (integer_onep (iv1.step) || integer_all_onesp (iv1.step)))
1103           : (integer_onep (iv0.step) || integer_all_onesp (iv0.step)))
1104         wording =
1105           flag_unsafe_loop_optimizations
1106           ? N_("assuming that the loop is not infinite")
1107           : N_("cannot optimize possibly infinite loops");
1108       else
1109         wording = 
1110           flag_unsafe_loop_optimizations
1111           ? N_("assuming that the loop counter does not overflow")
1112           : N_("cannot optimize loop, the loop counter may overflow");
1113
1114       if (LOCATION_LINE (loc) > 0)
1115         warning (OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%H%s", &loc, gettext (wording));
1116       else
1117         warning (OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%s", gettext (wording));
1118     }
1119
1120   return flag_unsafe_loop_optimizations;
1121 }
1122
1123 /* Try to determine the number of iterations of LOOP.  If we succeed,
1124    expression giving number of iterations is returned and *EXIT is
1125    set to the edge from that the information is obtained.  Otherwise
1126    chrec_dont_know is returned.  */
1127
1128 tree
1129 find_loop_niter (struct loop *loop, edge *exit)
1130 {
1131   unsigned i;
1132   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1133   edge ex;
1134   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1135   struct tree_niter_desc desc;
1136
1137   *exit = NULL;
1138   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
1139     {
1140       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1141         continue;
1142
1143       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
1144         continue;
1145
1146       if (integer_nonzerop (desc.may_be_zero))
1147         {
1148           /* We exit in the first iteration through this exit.
1149              We won't find anything better.  */
1150           niter = build_int_cst (unsigned_type_node, 0);
1151           *exit = ex;
1152           break;
1153         }
1154
1155       if (!integer_zerop (desc.may_be_zero))
1156         continue;
1157
1158       aniter = desc.niter;
1159
1160       if (!niter)
1161         {
1162           /* Nothing recorded yet.  */
1163           niter = aniter;
1164           *exit = ex;
1165           continue;
1166         }
1167
1168       /* Prefer constants, the lower the better.  */
1169       if (TREE_CODE (aniter) != INTEGER_CST)
1170         continue;
1171
1172       if (TREE_CODE (niter) != INTEGER_CST)
1173         {
1174           niter = aniter;
1175           *exit = ex;
1176           continue;
1177         }
1178
1179       if (tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1180         {
1181           niter = aniter;
1182           *exit = ex;
1183           continue;
1184         }
1185     }
1186   VEC_free (edge, heap, exits);
1187
1188   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1189 }
1190
1191 /*
1192
1193    Analysis of a number of iterations of a loop by a brute-force evaluation.
1194
1195 */
1196
1197 /* Bound on the number of iterations we try to evaluate.  */
1198
1199 #define MAX_ITERATIONS_TO_TRACK \
1200   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_ITERATIONS_TO_TRACK))
1201
1202 /* Returns the loop phi node of LOOP such that ssa name X is derived from its
1203    result by a chain of operations such that all but exactly one of their
1204    operands are constants.  */
1205
1206 static tree
1207 chain_of_csts_start (struct loop *loop, tree x)
1208 {
1209   tree stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
1210   tree use;
1211   basic_block bb = bb_for_stmt (stmt);
1212
1213   if (!bb
1214       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1215     return NULL_TREE;
1216   
1217   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1218     {
1219       if (bb == loop->header)
1220         return stmt;
1221
1222       return NULL_TREE;
1223     }
1224
1225   if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
1226     return NULL_TREE;
1227
1228   if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
1229     return NULL_TREE;
1230   if (SINGLE_SSA_DEF_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF) == NULL_DEF_OPERAND_P)
1231     return NULL_TREE;
1232
1233   use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1234   if (use == NULL_USE_OPERAND_P)
1235     return NULL_TREE;
1236
1237   return chain_of_csts_start (loop, use);
1238 }
1239
1240 /* Determines whether the expression X is derived from a result of a phi node
1241    in header of LOOP such that
1242
1243    * the derivation of X consists only from operations with constants
1244    * the initial value of the phi node is constant
1245    * the value of the phi node in the next iteration can be derived from the
1246      value in the current iteration by a chain of operations with constants.
1247    
1248    If such phi node exists, it is returned.  If X is a constant, X is returned
1249    unchanged.  Otherwise NULL_TREE is returned.  */
1250
1251 static tree
1252 get_base_for (struct loop *loop, tree x)
1253 {
1254   tree phi, init, next;
1255
1256   if (is_gimple_min_invariant (x))
1257     return x;
1258
1259   phi = chain_of_csts_start (loop, x);
1260   if (!phi)
1261     return NULL_TREE;
1262
1263   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1264   next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
1265
1266   if (TREE_CODE (next) != SSA_NAME)
1267     return NULL_TREE;
1268
1269   if (!is_gimple_min_invariant (init))
1270     return NULL_TREE;
1271
1272   if (chain_of_csts_start (loop, next) != phi)
1273     return NULL_TREE;
1274
1275   return phi;
1276 }
1277
1278 /* Given an expression X, then 
1279  
1280    * if X is NULL_TREE, we return the constant BASE.
1281    * otherwise X is a SSA name, whose value in the considered loop is derived
1282      by a chain of operations with constant from a result of a phi node in
1283      the header of the loop.  Then we return value of X when the value of the
1284      result of this phi node is given by the constant BASE.  */
1285
1286 static tree
1287 get_val_for (tree x, tree base)
1288 {
1289   tree stmt, nx, val;
1290   use_operand_p op;
1291   ssa_op_iter iter;
1292
1293   gcc_assert (is_gimple_min_invariant (base));
1294
1295   if (!x)
1296     return base;
1297
1298   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
1299   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1300     return base;
1301
1302   FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (op, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1303     {
1304       nx = USE_FROM_PTR (op);
1305       val = get_val_for (nx, base);
1306       SET_USE (op, val);
1307       val = fold (GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1));
1308       SET_USE (op, nx);
1309       /* only iterate loop once.  */
1310       return val;
1311     }
1312
1313   /* Should never reach here.  */
1314   gcc_unreachable ();
1315 }
1316
1317 /* Tries to count the number of iterations of LOOP till it exits by EXIT
1318    by brute force -- i.e. by determining the value of the operands of the
1319    condition at EXIT in first few iterations of the loop (assuming that
1320    these values are constant) and determining the first one in that the
1321    condition is not satisfied.  Returns the constant giving the number
1322    of the iterations of LOOP if successful, chrec_dont_know otherwise.  */
1323
1324 tree
1325 loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge exit)
1326 {
1327   tree cond, cnd, acnd;
1328   tree op[2], val[2], next[2], aval[2], phi[2];
1329   unsigned i, j;
1330   enum tree_code cmp;
1331
1332   cond = last_stmt (exit->src);
1333   if (!cond || TREE_CODE (cond) != COND_EXPR)
1334     return chrec_dont_know;
1335
1336   cnd = COND_EXPR_COND (cond);
1337   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1338     cnd = invert_truthvalue (cnd);
1339
1340   cmp = TREE_CODE (cnd);
1341   switch (cmp)
1342     {
1343     case EQ_EXPR:
1344     case NE_EXPR:
1345     case GT_EXPR:
1346     case GE_EXPR:
1347     case LT_EXPR:
1348     case LE_EXPR:
1349       for (j = 0; j < 2; j++)
1350         op[j] = TREE_OPERAND (cnd, j);
1351       break;
1352
1353     default:
1354       return chrec_dont_know;
1355     }
1356
1357   for (j = 0; j < 2; j++)
1358     {
1359       phi[j] = get_base_for (loop, op[j]);
1360       if (!phi[j])
1361         return chrec_dont_know;
1362     }
1363
1364   for (j = 0; j < 2; j++)
1365     {
1366       if (TREE_CODE (phi[j]) == PHI_NODE)
1367         {
1368           val[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi[j], loop_preheader_edge (loop));
1369           next[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi[j], loop_latch_edge (loop));
1370         }
1371       else
1372         {
1373           val[j] = phi[j];
1374           next[j] = NULL_TREE;
1375           op[j] = NULL_TREE;
1376         }
1377     }
1378
1379   for (i = 0; i < MAX_ITERATIONS_TO_TRACK; i++)
1380     {
1381       for (j = 0; j < 2; j++)
1382         aval[j] = get_val_for (op[j], val[j]);
1383
1384       acnd = fold_binary (cmp, boolean_type_node, aval[0], aval[1]);
1385       if (acnd && integer_zerop (acnd))
1386         {
1387           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1388             fprintf (dump_file,
1389                      "Proved that loop %d iterates %d times using brute force.\n",
1390                      loop->num, i);
1391           return build_int_cst (unsigned_type_node, i);
1392         }
1393
1394       for (j = 0; j < 2; j++)
1395         {
1396           val[j] = get_val_for (next[j], val[j]);
1397           if (!is_gimple_min_invariant (val[j]))
1398             return chrec_dont_know;
1399         }
1400     }
1401
1402   return chrec_dont_know;
1403 }
1404
1405 /* Finds the exit of the LOOP by that the loop exits after a constant
1406    number of iterations and stores the exit edge to *EXIT.  The constant
1407    giving the number of iterations of LOOP is returned.  The number of
1408    iterations is determined using loop_niter_by_eval (i.e. by brute force
1409    evaluation).  If we are unable to find the exit for that loop_niter_by_eval
1410    determines the number of iterations, chrec_dont_know is returned.  */
1411
1412 tree
1413 find_loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge *exit)
1414 {
1415   unsigned i;
1416   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1417   edge ex;
1418   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1419
1420   *exit = NULL;
1421   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
1422     {
1423       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1424         continue;
1425
1426       aniter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
1427       if (chrec_contains_undetermined (aniter))
1428         continue;
1429
1430       if (niter
1431           && !tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1432         continue;
1433
1434       niter = aniter;
1435       *exit = ex;
1436     }
1437   VEC_free (edge, heap, exits);
1438
1439   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1440 }
1441
1442 /*
1443
1444    Analysis of upper bounds on number of iterations of a loop.
1445
1446 */
1447
1448 /* Returns true if we can prove that COND ==> VAL >= 0.  */
1449
1450 static bool
1451 implies_nonnegative_p (tree cond, tree val)
1452 {
1453   tree type = TREE_TYPE (val);
1454   tree compare;
1455
1456   if (tree_expr_nonnegative_p (val))
1457     return true;
1458
1459   if (integer_nonzerop (cond))
1460     return false;
1461
1462   compare = fold_build2 (GE_EXPR,
1463                          boolean_type_node, val, build_int_cst (type, 0));
1464   compare = tree_simplify_using_condition_1 (cond, compare);
1465
1466   return integer_nonzerop (compare);
1467 }
1468
1469 /* Returns true if we can prove that COND ==> A >= B.  */
1470
1471 static bool
1472 implies_ge_p (tree cond, tree a, tree b)
1473 {
1474   tree compare = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node, a, b);
1475
1476   if (integer_nonzerop (compare))
1477     return true;
1478
1479   if (integer_nonzerop (cond))
1480     return false;
1481
1482   compare = tree_simplify_using_condition_1 (cond, compare);
1483
1484   return integer_nonzerop (compare);
1485 }
1486
1487 /* Returns a constant upper bound on the value of expression VAL.  VAL
1488    is considered to be unsigned.  If its type is signed, its value must
1489    be nonnegative.
1490    
1491    The condition ADDITIONAL must be satisfied (for example, if VAL is
1492    "(unsigned) n" and ADDITIONAL is "n > 0", then we can derive that
1493    VAL is at most (unsigned) MAX_INT).  */
1494  
1495 static double_int
1496 derive_constant_upper_bound (tree val, tree additional)
1497 {
1498   tree type = TREE_TYPE (val);
1499   tree op0, op1, subtype, maxt;
1500   double_int bnd, max, mmax, cst;
1501   tree stmt;
1502
1503   if (INTEGRAL_TYPE_P (type))
1504     maxt = TYPE_MAX_VALUE (type);
1505   else
1506     maxt = upper_bound_in_type (type, type);
1507
1508   max = tree_to_double_int (maxt);
1509
1510   switch (TREE_CODE (val))
1511     {
1512     case INTEGER_CST:
1513       return tree_to_double_int (val);
1514
1515     case NOP_EXPR:
1516     case CONVERT_EXPR:
1517       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1518       subtype = TREE_TYPE (op0);
1519       if (!TYPE_UNSIGNED (subtype)
1520           /* If TYPE is also signed, the fact that VAL is nonnegative implies
1521              that OP0 is nonnegative.  */
1522           && TYPE_UNSIGNED (type)
1523           && !implies_nonnegative_p (additional, op0))
1524         {
1525           /* If we cannot prove that the casted expression is nonnegative,
1526              we cannot establish more useful upper bound than the precision
1527              of the type gives us.  */
1528           return max;
1529         }
1530
1531       /* We now know that op0 is an nonnegative value.  Try deriving an upper
1532          bound for it.  */
1533       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1534
1535       /* If the bound does not fit in TYPE, max. value of TYPE could be
1536          attained.  */
1537       if (double_int_ucmp (max, bnd) < 0)
1538         return max;
1539
1540       return bnd;
1541
1542     case PLUS_EXPR:
1543     case MINUS_EXPR:
1544       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1545       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1546
1547       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1548           || !implies_nonnegative_p (additional, op0))
1549         return max;
1550
1551       /* Canonicalize to OP0 - CST.  Consider CST to be signed, in order to
1552          choose the most logical way how to treat this constant regardless
1553          of the signedness of the type.  */
1554       cst = tree_to_double_int (op1);
1555       cst = double_int_sext (cst, TYPE_PRECISION (type));
1556       if (TREE_CODE (val) == PLUS_EXPR)
1557         cst = double_int_neg (cst);
1558
1559       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1560
1561       if (double_int_negative_p (cst))
1562         {
1563           cst = double_int_neg (cst);
1564           /* Avoid CST == 0x80000...  */
1565           if (double_int_negative_p (cst))
1566             return max;;
1567
1568           /* OP0 + CST.  We need to check that
1569              BND <= MAX (type) - CST.  */
1570
1571           mmax = double_int_add (max, double_int_neg (cst));
1572           if (double_int_ucmp (bnd, mmax) > 0)
1573             return max;
1574
1575           return double_int_add (bnd, cst);
1576         }
1577       else
1578         {
1579           /* OP0 - CST, where CST >= 0.
1580
1581              If TYPE is signed, we have already verified that OP0 >= 0, and we
1582              know that the result is nonnegative.  This implies that
1583              VAL <= BND - CST.
1584
1585              If TYPE is unsigned, we must additionally know that OP0 >= CST,
1586              otherwise the operation underflows.
1587            */
1588
1589           /* This should only happen if the type is unsigned; however, for
1590              programs that use overflowing signed arithmetics even with
1591              -fno-wrapv, this condition may also be true for signed values.  */
1592           if (double_int_ucmp (bnd, cst) < 0)
1593             return max;
1594
1595           if (TYPE_UNSIGNED (type)
1596               && !implies_ge_p (additional,
1597                                 op0, double_int_to_tree (type, cst)))
1598             return max;
1599
1600           bnd = double_int_add (bnd, double_int_neg (cst));
1601         }
1602
1603       return bnd;
1604
1605     case FLOOR_DIV_EXPR:
1606     case EXACT_DIV_EXPR:
1607       op0 = TREE_OPERAND (val, 0);
1608       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1609       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1610           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
1611         return max;
1612
1613       bnd = derive_constant_upper_bound (op0, additional);
1614       return double_int_udiv (bnd, tree_to_double_int (op1), FLOOR_DIV_EXPR);
1615
1616     case BIT_AND_EXPR:
1617       op1 = TREE_OPERAND (val, 1);
1618       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
1619           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
1620         return max;
1621       return tree_to_double_int (op1);
1622
1623     case SSA_NAME:
1624       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (val);
1625       if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT
1626           || GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0) != val)
1627         return max;
1628       return derive_constant_upper_bound (GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1),
1629                                           additional);
1630
1631     default: 
1632       return max;
1633     }
1634 }
1635
1636 /* Records that AT_STMT is executed at most BOUND + 1 times in LOOP.  The
1637    additional condition ADDITIONAL is recorded with the bound.  IS_EXIT
1638    is true if the loop is exited immediately after STMT, and this exit
1639    is taken at last when the STMT is executed BOUND + 1 times.
1640    REALISTIC is true if the estimate comes from a reliable source
1641    (number of iterations analysis, or size of data accessed in the loop).  */
1642
1643 static void
1644 record_estimate (struct loop *loop, tree bound, tree additional, tree at_stmt,
1645                  bool is_exit, bool realistic)
1646 {
1647   struct nb_iter_bound *elt = xmalloc (sizeof (struct nb_iter_bound));
1648   double_int i_bound = derive_constant_upper_bound (bound, additional);
1649
1650   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1651     {
1652       fprintf (dump_file, "Statement %s", is_exit ? "(exit)" : "");
1653       print_generic_expr (dump_file, at_stmt, TDF_SLIM);
1654       fprintf (dump_file, " is executed at most ");
1655       print_generic_expr (dump_file, bound, TDF_SLIM);
1656       fprintf (dump_file, " (bounded by ");
1657       dump_double_int (dump_file, i_bound, true);
1658       fprintf (dump_file, ") + 1 times in loop %d.\n", loop->num);
1659     }
1660
1661   elt->bound = i_bound;
1662   elt->stmt = at_stmt;
1663   elt->is_exit = is_exit;
1664   elt->realistic = realistic && TREE_CODE (bound) == INTEGER_CST;
1665   elt->next = loop->bounds;
1666   loop->bounds = elt;
1667 }
1668
1669 /* Record the estimate on number of iterations of LOOP based on the fact that
1670    the induction variable BASE + STEP * i evaluated in STMT does not wrap and
1671    its values belong to the range <LOW, HIGH>.  DATA_SIZE_BOUNDS_P is true if
1672    LOW and HIGH are derived from the size of data.  */
1673
1674 static void
1675 record_nonwrapping_iv (struct loop *loop, tree base, tree step, tree stmt,
1676                        tree low, tree high, bool data_size_bounds_p)
1677 {
1678   tree niter_bound, extreme, delta;
1679   tree type = TREE_TYPE (base), unsigned_type;
1680
1681   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST || integer_zerop (step))
1682     return;
1683
1684   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1685     {
1686       fprintf (dump_file, "Induction variable (");
1687       print_generic_expr (dump_file, TREE_TYPE (base), TDF_SLIM);
1688       fprintf (dump_file, ") ");
1689       print_generic_expr (dump_file, base, TDF_SLIM);
1690       fprintf (dump_file, " + ");
1691       print_generic_expr (dump_file, step, TDF_SLIM);
1692       fprintf (dump_file, " * iteration does not wrap in statement ");
1693       print_generic_expr (dump_file, stmt, TDF_SLIM);
1694       fprintf (dump_file, " in loop %d.\n", loop->num);
1695     }
1696
1697   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
1698   base = fold_convert (unsigned_type, base);
1699   step = fold_convert (unsigned_type, step);
1700
1701   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
1702     {
1703       extreme = fold_convert (unsigned_type, low);
1704       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
1705         base = fold_convert (unsigned_type, high);
1706       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
1707       step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type, step);
1708     }
1709   else
1710     {
1711       extreme = fold_convert (unsigned_type, high);
1712       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
1713         base = fold_convert (unsigned_type, low);
1714       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
1715     }
1716
1717   /* STMT is executed at most NITER_BOUND + 1 times, since otherwise the value
1718      would get out of the range.  */
1719   niter_bound = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step);
1720   record_estimate (loop, niter_bound, boolean_true_node, stmt,
1721                    false, data_size_bounds_p);
1722 }
1723
1724 /* Initialize LOOP->ESTIMATED_NB_ITERATIONS with the lowest safe
1725    approximation of the number of iterations for LOOP.  */
1726
1727 static void
1728 compute_estimated_nb_iterations (struct loop *loop)
1729 {
1730   struct nb_iter_bound *bound;
1731  
1732   gcc_assert (loop->estimate_state == EST_NOT_AVAILABLE);
1733
1734   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
1735     {
1736       if (!bound->realistic)
1737         continue;
1738
1739       /* Update only when there is no previous estimation, or when the current
1740          estimation is smaller.  */
1741       if (loop->estimate_state == EST_NOT_AVAILABLE
1742           || double_int_ucmp (bound->bound, loop->estimated_nb_iterations) < 0)
1743         {
1744           loop->estimate_state = EST_AVAILABLE;
1745           loop->estimated_nb_iterations = bound->bound;
1746         }
1747     }
1748 }
1749
1750 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the index
1751    IDX of a data reference accessed in STMT.  Callback for for_each_index.  */
1752
1753 struct ilb_data
1754 {
1755   struct loop *loop;
1756   tree stmt;
1757 };
1758
1759 static bool
1760 idx_infer_loop_bounds (tree base, tree *idx, void *dta)
1761 {
1762   struct ilb_data *data = dta;
1763   tree ev, init, step;
1764   tree low, high, type, next;
1765   bool sign;
1766   struct loop *loop = data->loop;
1767
1768   if (TREE_CODE (base) != ARRAY_REF)
1769     return true;
1770
1771   ev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, *idx));
1772   init = initial_condition (ev);
1773   step = evolution_part_in_loop_num (ev, loop->num);
1774
1775   if (!init
1776       || !step
1777       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
1778       || integer_zerop (step)
1779       || tree_contains_chrecs (init, NULL)
1780       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (init, loop->num))
1781     return true;
1782
1783   low = array_ref_low_bound (base);
1784   high = array_ref_up_bound (base);
1785   
1786   /* The case of nonconstant bounds could be handled, but it would be
1787      complicated.  */
1788   if (TREE_CODE (low) != INTEGER_CST
1789       || !high
1790       || TREE_CODE (high) != INTEGER_CST)
1791     return true;
1792   sign = tree_int_cst_sign_bit (step);
1793   type = TREE_TYPE (step);
1794   
1795   /* In case the relevant bound of the array does not fit in type, or
1796      it does, but bound + step (in type) still belongs into the range of the
1797      array, the index may wrap and still stay within the range of the array
1798      (consider e.g. if the array is indexed by the full range of
1799      unsigned char).
1800
1801      To make things simpler, we require both bounds to fit into type, although
1802      there are cases where this would not be strictly necessary.  */
1803   if (!int_fits_type_p (high, type)
1804       || !int_fits_type_p (low, type))
1805     return true;
1806   low = fold_convert (type, low);
1807   high = fold_convert (type, high);
1808
1809   if (sign)
1810     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, low, step);
1811   else
1812     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, high, step);
1813   
1814   if (tree_int_cst_compare (low, next) <= 0
1815       && tree_int_cst_compare (next, high) <= 0)
1816     return true;
1817
1818   record_nonwrapping_iv (loop, init, step, data->stmt, low, high, true);
1819   return true;
1820 }
1821
1822 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the bounds
1823    of arrays in the data reference REF accessed in STMT.  */
1824
1825 static void
1826 infer_loop_bounds_from_ref (struct loop *loop, tree stmt, tree ref)
1827 {
1828   struct ilb_data data;
1829
1830   data.loop = loop;
1831   data.stmt = stmt;
1832   for_each_index (&ref, idx_infer_loop_bounds, &data);
1833 }
1834
1835 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the way
1836    arrays are used in STMT.  */
1837
1838 static void
1839 infer_loop_bounds_from_array (struct loop *loop, tree stmt)
1840 {
1841   tree call;
1842
1843   if (TREE_CODE (stmt) == GIMPLE_MODIFY_STMT)
1844     {
1845       tree op0 = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
1846       tree op1 = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
1847
1848       /* For each memory access, analyze its access function
1849          and record a bound on the loop iteration domain.  */
1850       if (REFERENCE_CLASS_P (op0))
1851         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op0);
1852
1853       if (REFERENCE_CLASS_P (op1))
1854         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op1);
1855     }
1856   
1857   
1858   call = get_call_expr_in (stmt);
1859   if (call)
1860     {
1861       tree args;
1862
1863       for (args = TREE_OPERAND (call, 1); args; args = TREE_CHAIN (args))
1864         if (REFERENCE_CLASS_P (TREE_VALUE (args)))
1865           infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, TREE_VALUE (args));
1866     }
1867 }
1868
1869 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
1870    that signed arithmetics in STMT does not overflow.  */
1871
1872 static void
1873 infer_loop_bounds_from_signedness (struct loop *loop, tree stmt)
1874 {
1875   tree def, base, step, scev, type, low, high;
1876
1877   if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
1878     return;
1879
1880   def = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
1881
1882   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
1883     return;
1884
1885   type = TREE_TYPE (def);
1886   if (!INTEGRAL_TYPE_P (type)
1887       || !TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
1888     return;
1889
1890   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
1891   if (chrec_contains_undetermined (scev))
1892     return;
1893
1894   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
1895   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
1896
1897   if (!base || !step
1898       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
1899       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
1900       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
1901     return;
1902
1903   low = lower_bound_in_type (type, type);
1904   high = upper_bound_in_type (type, type);
1905
1906   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false);
1907 }
1908
1909 /* The following analyzers are extracting informations on the bounds
1910    of LOOP from the following undefined behaviors:
1911
1912    - data references should not access elements over the statically
1913      allocated size,
1914
1915    - signed variables should not overflow when flag_wrapv is not set.
1916 */
1917
1918 static void
1919 infer_loop_bounds_from_undefined (struct loop *loop)
1920 {
1921   unsigned i;
1922   basic_block *bbs;
1923   block_stmt_iterator bsi;
1924   basic_block bb;
1925   
1926   bbs = get_loop_body (loop);
1927
1928   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1929     {
1930       bb = bbs[i];
1931
1932       /* If BB is not executed in each iteration of the loop, we cannot
1933          use it to infer any information about # of iterations of the loop.  */
1934       if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
1935         continue;
1936
1937       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1938         {
1939           tree stmt = bsi_stmt (bsi);
1940
1941           infer_loop_bounds_from_array (loop, stmt);
1942           infer_loop_bounds_from_signedness (loop, stmt);
1943         }
1944
1945     }
1946
1947   free (bbs);
1948 }
1949
1950 /* Records estimates on numbers of iterations of LOOP.  */
1951
1952 static void
1953 estimate_numbers_of_iterations_loop (struct loop *loop)
1954 {
1955   VEC (edge, heap) *exits;
1956   tree niter, type;
1957   unsigned i;
1958   struct tree_niter_desc niter_desc;
1959   edge ex;
1960
1961   /* Give up if we already have tried to compute an estimation.  */
1962   if (loop->estimate_state != EST_NOT_COMPUTED)
1963     return;
1964   loop->estimate_state = EST_NOT_AVAILABLE;
1965
1966   exits = get_loop_exit_edges (loop);
1967   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, ex); i++)
1968     {
1969       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
1970         continue;
1971
1972       niter = niter_desc.niter;
1973       type = TREE_TYPE (niter);
1974       if (TREE_CODE (niter_desc.may_be_zero) != INTEGER_CST)
1975         niter = build3 (COND_EXPR, type, niter_desc.may_be_zero,
1976                         build_int_cst (type, 0),
1977                         niter);
1978       record_estimate (loop, niter,
1979                        niter_desc.additional_info,
1980                        last_stmt (ex->src),
1981                        true, true);
1982     }
1983   VEC_free (edge, heap, exits);
1984   
1985   infer_loop_bounds_from_undefined (loop);
1986   compute_estimated_nb_iterations (loop);
1987 }
1988
1989 /* Records estimates on numbers of iterations of loops.  */
1990
1991 void
1992 estimate_numbers_of_iterations (void)
1993 {
1994   loop_iterator li;
1995   struct loop *loop;
1996
1997   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1998     {
1999       estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
2000     }
2001 }
2002
2003 /* Returns true if statement S1 dominates statement S2.  */
2004
2005 static bool
2006 stmt_dominates_stmt_p (tree s1, tree s2)
2007 {
2008   basic_block bb1 = bb_for_stmt (s1), bb2 = bb_for_stmt (s2);
2009
2010   if (!bb1
2011       || s1 == s2)
2012     return true;
2013
2014   if (bb1 == bb2)
2015     {
2016       block_stmt_iterator bsi;
2017
2018       for (bsi = bsi_start (bb1); bsi_stmt (bsi) != s2; bsi_next (&bsi))
2019         if (bsi_stmt (bsi) == s1)
2020           return true;
2021
2022       return false;
2023     }
2024
2025   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb2, bb1);
2026 }
2027
2028 /* Returns true when we can prove that the number of executions of
2029    STMT in the loop is at most NITER, according to the bound on
2030    the number of executions of the statement NITER_BOUND->stmt recorded in
2031    NITER_BOUND.  If STMT is NULL, we must prove this bound for all
2032    statements in the loop.  */
2033
2034 static bool
2035 n_of_executions_at_most (tree stmt,
2036                          struct nb_iter_bound *niter_bound, 
2037                          tree niter)
2038 {
2039   double_int bound = niter_bound->bound;
2040   tree nit_type = TREE_TYPE (niter), e;
2041   enum tree_code cmp;
2042
2043   gcc_assert (TYPE_UNSIGNED (nit_type));
2044
2045   /* If the bound does not even fit into NIT_TYPE, it cannot tell us that
2046      the number of iterations is small.  */
2047   if (!double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
2048     return false;
2049
2050   /* We know that NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
2051      times.  This means that:
2052      
2053      -- if NITER_BOUND->is_exit is true, then everything before
2054         NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
2055         times, and everything after it at most NITER_BOUND->bound times.
2056
2057      -- If NITER_BOUND->is_exit is false, then if we can prove that when STMT
2058         is executed, then NITER_BOUND->stmt is executed as well in the same
2059         iteration (we conclude that if both statements belong to the same
2060         basic block, or if STMT is after NITER_BOUND->stmt), then STMT
2061         is executed at most NITER_BOUND->bound + 1 times.  Otherwise STMT is
2062         executed at most NITER_BOUND->bound + 2 times.  */
2063
2064   if (niter_bound->is_exit)
2065     {
2066       if (stmt
2067           && stmt != niter_bound->stmt
2068           && stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt))
2069         cmp = GE_EXPR;
2070       else
2071         cmp = GT_EXPR;
2072     }
2073   else
2074     {
2075       if (!stmt
2076           || (bb_for_stmt (stmt) != bb_for_stmt (niter_bound->stmt)
2077               && !stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt)))
2078         {
2079           bound = double_int_add (bound, double_int_one);
2080           if (double_int_zero_p (bound)
2081               || !double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
2082             return false;
2083         }
2084       cmp = GT_EXPR;
2085     }
2086
2087   e = fold_binary (cmp, boolean_type_node,
2088                    niter, double_int_to_tree (nit_type, bound));
2089   return e && integer_nonzerop (e);
2090 }
2091
2092 /* Returns true if the arithmetics in TYPE can be assumed not to wrap.  */
2093
2094 bool
2095 nowrap_type_p (tree type)
2096 {
2097   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2098       && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
2099     return true;
2100
2101   if (POINTER_TYPE_P (type))
2102     return true;
2103
2104   return false;
2105 }
2106
2107 /* Return false only when the induction variable BASE + STEP * I is
2108    known to not overflow: i.e. when the number of iterations is small
2109    enough with respect to the step and initial condition in order to
2110    keep the evolution confined in TYPEs bounds.  Return true when the
2111    iv is known to overflow or when the property is not computable.
2112  
2113    USE_OVERFLOW_SEMANTICS is true if this function should assume that
2114    the rules for overflow of the given language apply (e.g., that signed
2115    arithmetics in C does not overflow).  */
2116
2117 bool
2118 scev_probably_wraps_p (tree base, tree step, 
2119                        tree at_stmt, struct loop *loop,
2120                        bool use_overflow_semantics)
2121 {
2122   struct nb_iter_bound *bound;
2123   tree delta, step_abs;
2124   tree unsigned_type, valid_niter;
2125   tree type = TREE_TYPE (step);
2126
2127   /* FIXME: We really need something like
2128      http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2005-06/msg02025.html.
2129
2130      We used to test for the following situation that frequently appears
2131      during address arithmetics:
2132          
2133        D.1621_13 = (long unsigned intD.4) D.1620_12;
2134        D.1622_14 = D.1621_13 * 8;
2135        D.1623_15 = (doubleD.29 *) D.1622_14;
2136
2137      And derived that the sequence corresponding to D_14
2138      can be proved to not wrap because it is used for computing a
2139      memory access; however, this is not really the case -- for example,
2140      if D_12 = (unsigned char) [254,+,1], then D_14 has values
2141      2032, 2040, 0, 8, ..., but the code is still legal.  */
2142
2143   if (chrec_contains_undetermined (base)
2144       || chrec_contains_undetermined (step)
2145       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2146     return true;
2147
2148   if (integer_zerop (step))
2149     return false;
2150
2151   /* If we can use the fact that signed and pointer arithmetics does not
2152      wrap, we are done.  */
2153   if (use_overflow_semantics && nowrap_type_p (type))
2154     return false;
2155
2156   /* Otherwise, compute the number of iterations before we reach the
2157      bound of the type, and verify that the loop is exited before this
2158      occurs.  */
2159   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
2160   base = fold_convert (unsigned_type, base);
2161
2162   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
2163     {
2164       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
2165                                    lower_bound_in_type (type, type));
2166       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
2167       step_abs = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type,
2168                               fold_convert (unsigned_type, step));
2169     }
2170   else
2171     {
2172       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
2173                                    upper_bound_in_type (type, type));
2174       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
2175       step_abs = fold_convert (unsigned_type, step);
2176     }
2177
2178   valid_niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step_abs);
2179
2180   estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
2181   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
2182     if (n_of_executions_at_most (at_stmt, bound, valid_niter))
2183       return false;
2184
2185   /* At this point we still don't have a proof that the iv does not
2186      overflow: give up.  */
2187   return true;
2188 }
2189
2190 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of LOOP.  */
2191
2192 void
2193 free_numbers_of_iterations_estimates_loop (struct loop *loop)
2194 {
2195   struct nb_iter_bound *bound, *next;
2196
2197   loop->nb_iterations = NULL;
2198   loop->estimate_state = EST_NOT_COMPUTED;
2199   for (bound = loop->bounds; bound; bound = next)
2200     {
2201       next = bound->next;
2202       free (bound);
2203     }
2204
2205   loop->bounds = NULL;
2206 }
2207
2208 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of loops.  */
2209
2210 void
2211 free_numbers_of_iterations_estimates (void)
2212 {
2213   loop_iterator li;
2214   struct loop *loop;
2215
2216   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2217     {
2218       free_numbers_of_iterations_estimates_loop (loop);
2219     }
2220 }
2221
2222 /* Substitute value VAL for ssa name NAME inside expressions held
2223    at LOOP.  */
2224
2225 void
2226 substitute_in_loop_info (struct loop *loop, tree name, tree val)
2227 {
2228   loop->nb_iterations = simplify_replace_tree (loop->nb_iterations, name, val);
2229 }