OSDN Git Service

Fix clearing ZERO_REG
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
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 /* Currently, the only mini-pass in this file tries to CSE reciprocal
22    operations.  These are common in sequences such as this one:
23
24         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
25         x = x / modulus;
26         y = y / modulus;
27         z = z / modulus;
28
29    that can be optimized to
30
31         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
32         rmodulus = 1.0 / modulus;
33         x = x * rmodulus;
34         y = y * rmodulus;
35         z = z * rmodulus;
36
37    We do this for loop invariant divisors, and with this pass whenever
38    we notice that a division has the same divisor multiple times.
39
40    Of course, like in PRE, we don't insert a division if a dominator
41    already has one.  However, this cannot be done as an extension of
42    PRE for several reasons.
43
44    First of all, with some experiments it was found out that the
45    transformation is not always useful if there are only two divisions
46    hy the same divisor.  This is probably because modern processors
47    can pipeline the divisions; on older, in-order processors it should
48    still be effective to optimize two divisions by the same number.
49    We make this a param, and it shall be called N in the remainder of
50    this comment.
51
52    Second, if trapping math is active, we have less freedom on where
53    to insert divisions: we can only do so in basic blocks that already
54    contain one.  (If divisions don't trap, instead, we can insert
55    divisions elsewhere, which will be in blocks that are common dominators
56    of those that have the division).
57
58    We really don't want to compute the reciprocal unless a division will
59    be found.  To do this, we won't insert the division in a basic block
60    that has less than N divisions *post-dominating* it.
61
62    The algorithm constructs a subset of the dominator tree, holding the
63    blocks containing the divisions and the common dominators to them,
64    and walk it twice.  The first walk is in post-order, and it annotates
65    each block with the number of divisions that post-dominate it: this
66    gives information on where divisions can be inserted profitably.
67    The second walk is in pre-order, and it inserts divisions as explained
68    above, and replaces divisions by multiplications.
69
70    In the best case, the cost of the pass is O(n_statements).  In the
71    worst-case, the cost is due to creating the dominator tree subset,
72    with a cost of O(n_basic_blocks ^ 2); however this can only happen
73    for n_statements / n_basic_blocks statements.  So, the amortized cost
74    of creating the dominator tree subset is O(n_basic_blocks) and the
75    worst-case cost of the pass is O(n_statements * n_basic_blocks).
76
77    More practically, the cost will be small because there are few
78    divisions, and they tend to be in the same basic block, so insert_bb
79    is called very few times.
80
81    If we did this using domwalk.c, an efficient implementation would have
82    to work on all the variables in a single pass, because we could not
83    work on just a subset of the dominator tree, as we do now, and the
84    cost would also be something like O(n_statements * n_basic_blocks).
85    The data structures would be more complex in order to work on all the
86    variables in a single pass.  */
87
88 #include "config.h"
89 #include "system.h"
90 #include "coretypes.h"
91 #include "tm.h"
92 #include "flags.h"
93 #include "tree.h"
94 #include "tree-flow.h"
95 #include "timevar.h"
96 #include "tree-pass.h"
97 #include "alloc-pool.h"
98 #include "basic-block.h"
99 #include "target.h"
100 #include "gimple-pretty-print.h"
101
102 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
103 #include "rtl.h"                /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
104 #include "expr.h"               /* Because optabs.h wants sepops.  */
105 #include "optabs.h"
106
107 /* This structure represents one basic block that either computes a
108    division, or is a common dominator for basic block that compute a
109    division.  */
110 struct occurrence {
111   /* The basic block represented by this structure.  */
112   basic_block bb;
113
114   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
115      inserted in BB.  */
116   tree recip_def;
117
118   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
119      was inserted in BB.  */
120   gimple recip_def_stmt;
121
122   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
123      by BB.  */
124   struct occurrence *children;
125
126   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
127      sharing a common dominator.  */
128   struct occurrence *next;
129
130   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
131      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
132      compute_merit.  */
133   int num_divisions;
134
135   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
136      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
137      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
138   bool bb_has_division;
139 };
140
141 static struct
142 {
143   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
144   int rdivs_inserted;
145
146   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
147   int rfuncs_inserted;
148 } reciprocal_stats;
149
150 static struct
151 {
152   /* Number of cexpi calls inserted.  */
153   int inserted;
154 } sincos_stats;
155
156 static struct
157 {
158   /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
159   int found_32bit;
160
161   /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
162   int found_64bit;
163 } bswap_stats;
164
165 static struct
166 {
167   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
168   int widen_mults_inserted;
169
170   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
171   int maccs_inserted;
172
173   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
174   int fmas_inserted;
175 } widen_mul_stats;
176
177 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
178    interesting block in the dominator tree.  */
179 static struct occurrence *occ_head;
180
181 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
182 static alloc_pool occ_pool;
183
184
185
186 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
187    whose children list is headed by CHILDREN.  */
188 static struct occurrence *
189 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
190 {
191   struct occurrence *occ;
192
193   bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
194   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
195
196   occ->bb = bb;
197   occ->children = children;
198   return occ;
199 }
200
201
202 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
203    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
204    their common dominator.
205
206    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
207    insert any other block that is a common dominator for BB and one
208    block already in the tree.  */
209
210 static void
211 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
212            struct occurrence **p_head)
213 {
214   struct occurrence *occ, **p_occ;
215
216   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
217     {
218       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
219       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
220       if (dom == bb)
221         {
222           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
223              from its list.  */
224           *p_occ = occ->next;
225           occ->next = new_occ->children;
226           new_occ->children = occ;
227
228           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
229         }
230
231       else if (dom == occ_bb)
232         {
233           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
234           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
235           return;
236         }
237
238       else if (dom != idom)
239         {
240           gcc_assert (!dom->aux);
241
242           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
243              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
244              its list.  */
245           *p_occ = occ->next;
246           new_occ->next = occ;
247           occ->next = NULL;
248
249           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
250              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
251              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
252           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
253         }
254
255       else
256         {
257           /* Nothing special, go on with the next element.  */
258           p_occ = &occ->next;
259         }
260     }
261
262   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
263   new_occ->next = *p_head;
264   *p_head = new_occ;
265 }
266
267 /* Register that we found a division in BB.  */
268
269 static inline void
270 register_division_in (basic_block bb)
271 {
272   struct occurrence *occ;
273
274   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
275   if (!occ)
276     {
277       occ = occ_new (bb, NULL);
278       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR, &occ_head);
279     }
280
281   occ->bb_has_division = true;
282   occ->num_divisions++;
283 }
284
285
286 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
287    its children.  */
288
289 static void
290 compute_merit (struct occurrence *occ)
291 {
292   struct occurrence *occ_child;
293   basic_block dom = occ->bb;
294
295   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
296     {
297       basic_block bb;
298       if (occ_child->children)
299         compute_merit (occ_child);
300
301       if (flag_exceptions)
302         bb = single_noncomplex_succ (dom);
303       else
304         bb = dom;
305
306       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
307         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
308     }
309 }
310
311
312 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
313 static inline bool
314 is_division_by (gimple use_stmt, tree def)
315 {
316   return is_gimple_assign (use_stmt)
317          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
318          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
319          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
320             confused later by replacing all immediate uses x in such
321             a stmt.  */
322          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
323 }
324
325 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
326    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
327    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
328    if it is not possible or profitable to do the optimization.
329
330    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
331    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
332    be used.  */
333
334 static void
335 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
336                     tree def, tree recip_def, int threshold)
337 {
338   tree type;
339   gimple new_stmt;
340   gimple_stmt_iterator gsi;
341   struct occurrence *occ_child;
342
343   if (!recip_def
344       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
345       && occ->num_divisions >= threshold)
346     {
347       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
348       type = TREE_TYPE (def);
349       recip_def = make_rename_temp (type, "reciptmp");
350       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
351                                                build_one_cst (type), def);
352
353       if (occ->bb_has_division)
354         {
355           /* Case 1: insert before an existing division.  */
356           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
357           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
358             gsi_next (&gsi);
359
360           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
361         }
362       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
363         {
364           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
365              never happen if the definition statement can throw, because in
366              that case the sole successor of the statement's basic block will
367              dominate all the uses as well.  */
368           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
369         }
370       else
371         {
372           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
373           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
374           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
375         }
376
377       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
378
379       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
380     }
381
382   occ->recip_def = recip_def;
383   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
384     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
385 }
386
387
388 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
389    possible.  */
390
391 static inline void
392 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
393 {
394   gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
395   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
396   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
397
398   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
399       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
400     {
401       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
402       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
403       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
404       fold_stmt_inplace (&gsi);
405       update_stmt (use_stmt);
406     }
407 }
408
409
410 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
411
412 static struct occurrence *
413 free_bb (struct occurrence *occ)
414 {
415   struct occurrence *child, *next;
416
417   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
418   next = occ->next;
419   child = occ->children;
420   occ->bb->aux = NULL;
421   pool_free (occ_pool, occ);
422
423   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
424   if (!child)
425     return next;
426   else
427     {
428       while (next)
429         next = free_bb (next);
430
431       return child;
432     }
433 }
434
435
436 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
437    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
438    as many statements computing the reciprocal as needed.
439
440    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
441
442 static void
443 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
444 {
445   use_operand_p use_p;
446   imm_use_iterator use_iter;
447   struct occurrence *occ;
448   int count = 0, threshold;
449
450   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
451
452   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
453     {
454       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
455       if (is_division_by (use_stmt, def))
456         {
457           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
458           count++;
459         }
460     }
461
462   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
463   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
464   if (count >= threshold)
465     {
466       gimple use_stmt;
467       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
468         {
469           compute_merit (occ);
470           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
471         }
472
473       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
474         {
475           if (is_division_by (use_stmt, def))
476             {
477               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
478                 replace_reciprocal (use_p);
479             }
480         }
481     }
482
483   for (occ = occ_head; occ; )
484     occ = free_bb (occ);
485
486   occ_head = NULL;
487 }
488
489 static bool
490 gate_cse_reciprocals (void)
491 {
492   return optimize && flag_reciprocal_math;
493 }
494
495 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
496    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
497 static unsigned int
498 execute_cse_reciprocals (void)
499 {
500   basic_block bb;
501   tree arg;
502
503   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
504                                 sizeof (struct occurrence),
505                                 n_basic_blocks / 3 + 1);
506
507   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
508   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
509   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
510
511 #ifdef ENABLE_CHECKING
512   FOR_EACH_BB (bb)
513     gcc_assert (!bb->aux);
514 #endif
515
516   for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
517     if (gimple_default_def (cfun, arg)
518         && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
519         && is_gimple_reg (arg))
520       execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
521
522   FOR_EACH_BB (bb)
523     {
524       gimple_stmt_iterator gsi;
525       gimple phi;
526       tree def;
527
528       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
529         {
530           phi = gsi_stmt (gsi);
531           def = PHI_RESULT (phi);
532           if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
533               && is_gimple_reg (def))
534             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
535         }
536
537       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
538         {
539           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
540
541           if (gimple_has_lhs (stmt)
542               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
543               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
544               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
545             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
546         }
547
548       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
549         continue;
550
551       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
552       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
553         {
554           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
555           tree fndecl;
556
557           if (is_gimple_assign (stmt)
558               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
559             {
560               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
561               gimple stmt1;
562
563               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
564                 continue;
565
566               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
567
568               if (is_gimple_call (stmt1)
569                   && gimple_call_lhs (stmt1)
570                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
571                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
572                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
573                 {
574                   enum built_in_function code;
575                   bool md_code, fail;
576                   imm_use_iterator ui;
577                   use_operand_p use_p;
578
579                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
580                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
581
582                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
583                   if (!fndecl)
584                     continue;
585
586                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
587                      otherwise replacing the defining statement will do
588                      the wrong thing.  */
589                   fail = false;
590                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
591                     {
592                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
593                       if (is_gimple_debug (stmt2))
594                         continue;
595                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
596                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
597                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
598                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
599                         {
600                           fail = true;
601                           break;
602                         }
603                     }
604                   if (fail)
605                     continue;
606
607                   gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
608                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
609                   update_stmt (stmt1);
610                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
611
612                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
613                     {
614                       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
615                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
616                       fold_stmt_inplace (&gsi);
617                       update_stmt (stmt);
618                     }
619                 }
620             }
621         }
622     }
623
624   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
625                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
626   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
627                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
628
629   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
630   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
631   free_alloc_pool (occ_pool);
632   return 0;
633 }
634
635 struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
636 {
637  {
638   GIMPLE_PASS,
639   "recip",                              /* name */
640   gate_cse_reciprocals,                 /* gate */
641   execute_cse_reciprocals,              /* execute */
642   NULL,                                 /* sub */
643   NULL,                                 /* next */
644   0,                                    /* static_pass_number */
645   TV_NONE,                              /* tv_id */
646   PROP_ssa,                             /* properties_required */
647   0,                                    /* properties_provided */
648   0,                                    /* properties_destroyed */
649   0,                                    /* todo_flags_start */
650   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
651     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
652  }
653 };
654
655 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
656    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
657    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
658    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
659    statements in the vector.  */
660
661 static bool
662 maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
663                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
664 {
665   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
666   if (*top_bb
667       && (*top_bb == use_bb
668           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
669     VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
670   else if (!*top_bb
671            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
672     {
673       VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
674       *top_bb = use_bb;
675     }
676   else
677     return false;
678
679   return true;
680 }
681
682 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
683    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
684    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
685    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
686    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
687    result of the cexpi call we insert before the use statement that
688    dominates all other candidates.  */
689
690 static bool
691 execute_cse_sincos_1 (tree name)
692 {
693   gimple_stmt_iterator gsi;
694   imm_use_iterator use_iter;
695   tree fndecl, res, type;
696   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
697   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
698   VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
699   basic_block top_bb = NULL;
700   int i;
701   bool cfg_changed = false;
702
703   type = TREE_TYPE (name);
704   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
705     {
706       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
707           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
708           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
709           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
710         continue;
711
712       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
713         {
714         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
715           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
716           break;
717
718         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
719           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
720           break;
721
722         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
723           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
724           break;
725
726         default:;
727         }
728     }
729
730   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
731     {
732       VEC_free(gimple, heap, stmts);
733       return false;
734     }
735
736   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
737      the name def statement.  */
738   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
739   if (!fndecl)
740     return false;
741   res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
742   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
743   res = make_ssa_name (res, stmt);
744   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
745
746   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
747   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
748       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
749       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
750     {
751       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
752       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
753     }
754   else
755     {
756       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
757       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
758     }
759   update_stmt (stmt);
760   sincos_stats.inserted++;
761
762   /* And adjust the recorded old call sites.  */
763   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
764     {
765       tree rhs = NULL;
766       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
767
768       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
769         {
770         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
771           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
772           break;
773
774         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
775           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
776           break;
777
778         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
779           rhs = res;
780           break;
781
782         default:;
783           gcc_unreachable ();
784         }
785
786         /* Replace call with a copy.  */
787         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
788
789         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
790         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
791         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
792           cfg_changed = true;
793     }
794
795   VEC_free(gimple, heap, stmts);
796
797   return cfg_changed;
798 }
799
800 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
801    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
802    combines the "window method" with look-up tables.  For an
803    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
804    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
805    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
806    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
807    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
808
809 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
810    multiplications to inline before calling the system library's pow
811    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
812    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
813
814 #ifndef POWI_MAX_MULTS
815 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
816 #endif
817
818 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
819    exponents less than this value are simply looked up in the
820    powi_table below.  This threshold is also used to size the
821    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
822 #define POWI_TABLE_SIZE 256
823
824 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
825    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
826    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
827 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
828
829 /* The following table is an efficient representation of an
830    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
831    value, j, in the table states than an optimal evaluation
832    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
833    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
834    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
835
836 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
837   {
838       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
839       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
840       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
841      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
842      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
843      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
844      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
845      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
846      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
847      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
848      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
849      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
850      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
851      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
852      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
853      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
854      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
855      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
856      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
857      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
858      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
859      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
860      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
861      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
862      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
863     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
864     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
865     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
866     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
867     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
868     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
869     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
870   };
871
872
873 /* Return the number of multiplications required to calculate
874    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
875    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
876    which exponents have already been calculated.  */
877
878 static int
879 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
880 {
881   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
882      doesn't require any additional multiplications.  */
883   if (cache[n])
884     return 0;
885
886   cache[n] = true;
887   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
888          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
889 }
890
891 /* Return the number of multiplications required to calculate
892    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
893    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
894
895 static int
896 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
897 {
898   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
899   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
900   unsigned HOST_WIDE_INT val;
901   int result;
902
903   if (n == 0)
904     return 0;
905
906   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
907   val = (n < 0) ? -n : n;
908
909   /* Initialize the exponent cache.  */
910   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
911   cache[1] = true;
912
913   result = 0;
914
915   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
916     {
917       if (val & 1)
918         {
919           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
920           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
921                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
922           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
923         }
924       else
925         {
926           val >>= 1;
927           result++;
928         }
929     }
930
931   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
932 }
933
934 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
935    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
936    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
937
938 static tree
939 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
940                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
941 {
942   tree op0, op1, ssa_target;
943   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
944   gimple mult_stmt;
945
946   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
947     return cache[n];
948
949   ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
950
951   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
952     {
953       cache[n] = ssa_target;
954       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
955       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
956     }
957   else if (n & 1)
958     {
959       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
960       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
961       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
962     }
963   else
964     {
965       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
966       op1 = op0;
967     }
968
969   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
970   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
971   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
972
973   return ssa_target;
974 }
975
976 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
977    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
978
979 static tree
980 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
981                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
982 {
983   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
984   gimple div_stmt;
985
986   if (n == 0)
987     return build_real (type, dconst1);
988
989   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
990   cache[1] = arg0;
991
992   target = create_tmp_reg (type, "powmult");
993   add_referenced_var (target);
994
995   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
996
997   if (n >= 0)
998     return result;
999
1000   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
1001   target = make_ssa_name (target, NULL);
1002   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1003                                            build_real (type, dconst1),
1004                                            result);
1005   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1006   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1007
1008   return target;
1009 }
1010
1011 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1012    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1013    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1014    number of multiplications, and return an expession holding the
1015    result.  */
1016
1017 static tree
1018 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1019                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1020 {
1021   /* Avoid largest negative number.  */
1022   if (n != -n
1023       && ((n >= -1 && n <= 2)
1024           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1025               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1026     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1027
1028   return NULL_TREE;
1029 }
1030
1031 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1032    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
1033    variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
1034    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1035    SSA name.  */
1036
1037 static tree
1038 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1039                        tree *var, tree fn, tree arg)
1040 {
1041   gimple call_stmt;
1042   tree ssa_target;
1043
1044   if (!*var)
1045     {
1046       *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
1047       add_referenced_var (*var);
1048     }
1049
1050   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1051   ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
1052   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1053   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1054   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1055
1056   return ssa_target;
1057 }
1058
1059 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1060    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1061    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1062    return the fresh SSA name.*/
1063
1064 static tree
1065 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1066                         tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
1067 {
1068   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1069   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1070   gimple_set_location (stmt, loc);
1071   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1072   return result;
1073 }
1074
1075 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1076    ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
1077    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1078    the fresh SSA name.  */
1079
1080 static inline tree
1081 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1082                       tree target, enum tree_code code, tree arg0)
1083 {
1084   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1085   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1086   gimple_set_location (stmt, loc);
1087   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1088   return result;
1089 }
1090
1091 /* Build a gimple assignment to cast VAL to TARGET.  Insert the statement
1092    prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
1093
1094 static tree
1095 build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1096                        tree target, tree val)
1097 {
1098   return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, CONVERT_EXPR, val, NULL);
1099 }
1100
1101 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1102    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1103    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1104    expession holding the result.  */
1105
1106 static tree
1107 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1108                            tree arg0, tree arg1)
1109 {
1110   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1111   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1112   HOST_WIDE_INT n;
1113   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1114   tree target = NULL_TREE;
1115   enum machine_mode mode;
1116   bool hw_sqrt_exists;
1117
1118   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1119      to be done.  */
1120   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1121     return NULL_TREE;
1122
1123   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1124      multiplication sequence when profitable.  */
1125   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1126   n = real_to_integer (&c);
1127   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1128
1129   if (real_identical (&c, &cint)
1130       && ((n >= -1 && n <= 2)
1131           || (flag_unsafe_math_optimizations
1132               && optimize_insn_for_speed_p ()
1133               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1134     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1135
1136   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1137   type = TREE_TYPE (arg0);
1138   mode = TYPE_MODE (type);
1139   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1140
1141   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1142      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1143      sqrt(-0) = -0.  */
1144   if (sqrtfn
1145       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1146       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1147     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1148
1149   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1150      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1151      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1152      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1153   dconst1_4 = dconst1;
1154   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1155   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1156
1157   if (flag_unsafe_math_optimizations
1158       && sqrtfn
1159       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1160       && hw_sqrt_exists)
1161     {
1162       /* sqrt(x)  */
1163       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1164
1165       /* sqrt(sqrt(x))  */
1166       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1167     }
1168       
1169   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1170      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1171      a hardware sqrt insn.  */
1172   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1173   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1174
1175   if (flag_unsafe_math_optimizations
1176       && sqrtfn
1177       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1178       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1179       && hw_sqrt_exists)
1180     {
1181       /* sqrt(x)  */
1182       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1183
1184       /* sqrt(sqrt(x))  */
1185       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1186
1187       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1188       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1189                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1190     }
1191
1192   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1193      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1194      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1195      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1196      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1197      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1198   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1199   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1200
1201   if (flag_unsafe_math_optimizations
1202       && cbrtfn
1203       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1204       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1205     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1206   
1207   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1208      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1209   dconst1_6 = dconst1_3;
1210   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1211
1212   if (flag_unsafe_math_optimizations
1213       && sqrtfn
1214       && cbrtfn
1215       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1216       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1217       && hw_sqrt_exists
1218       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1219     {
1220       /* sqrt(x)  */
1221       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1222
1223       /* cbrt(sqrt(x))  */
1224       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1225     }
1226
1227   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1228
1229        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1230        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1231
1232      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1233   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1234   n = real_to_integer (&c2);
1235   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1236
1237   if (flag_unsafe_math_optimizations
1238       && sqrtfn
1239       && real_identical (&c2, &cint))
1240     {
1241       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1242
1243       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1244          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1245          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1246       if (absu_hwi (n) != 1)
1247         {
1248           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1249                                                      abs_hwi (n / 2));
1250           if (!powi_x_ndiv2)
1251             return NULL_TREE;
1252         }
1253
1254       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1255          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1256       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1257
1258       if (absu_hwi (n) == 1)
1259         result = sqrt_arg0;
1260       else
1261         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1262                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1263
1264       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1265       if (n < 0)
1266         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1267                                          build_real (type, dconst1), result);
1268       return result;
1269     }
1270
1271   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1272
1273      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1274      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1275
1276      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1277      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1278      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1279      math and positive x or finite math.  */
1280   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1281   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1282   real_round (&c2, mode, &c2);
1283   n = real_to_integer (&c2);
1284   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1285   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1286   real_convert (&c2, mode, &c2);
1287
1288   if (flag_unsafe_math_optimizations
1289       && cbrtfn
1290       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1291       && real_identical (&c2, &c)
1292       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1293       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1294     {
1295       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1296
1297       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1298          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1299          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1300       if (absu_hwi (n) >= 3)
1301         {
1302           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1303                                                      abs_hwi (n / 3));
1304           if (!powi_x_ndiv3)
1305             return NULL_TREE;
1306         }
1307
1308       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1309          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1310          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1311       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1312
1313       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1314         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1315       else
1316         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1317                                               cbrt_x, cbrt_x);
1318
1319       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1320       if (absu_hwi (n) < 3)
1321         result = powi_cbrt_x;
1322       else
1323         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1324                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1325
1326       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1327       if (n < 0)
1328         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1329                                          build_real (type, dconst1), result);
1330
1331       return result;
1332     }
1333
1334   /* No optimizations succeeded.  */
1335   return NULL_TREE;
1336 }
1337
1338 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1339    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1340    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1341    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1342
1343 static tree
1344 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1345 {
1346   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1347   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1348   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1349   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1350
1351   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1352       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1353       || !sqrtfn
1354       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1355     return NULL_TREE;
1356
1357   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1358   add_referenced_var (target);
1359
1360   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1361                                     REALPART_EXPR, arg);
1362   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1363                                     real_part, real_part);
1364   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1365                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1366   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1367                                     imag_part, imag_part);
1368   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1369   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1370
1371   return result;
1372 }
1373
1374 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1375    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1376    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1377
1378 static unsigned int
1379 execute_cse_sincos (void)
1380 {
1381   basic_block bb;
1382   bool cfg_changed = false;
1383
1384   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1385   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1386
1387   FOR_EACH_BB (bb)
1388     {
1389       gimple_stmt_iterator gsi;
1390
1391       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1392         {
1393           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1394           tree fndecl;
1395
1396           if (is_gimple_call (stmt)
1397               && gimple_call_lhs (stmt)
1398               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1399               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1400             {
1401               tree arg, arg0, arg1, result;
1402               HOST_WIDE_INT n;
1403               location_t loc;
1404
1405               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1406                 {
1407                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1408                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1409                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1410                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1411                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1412                     break;
1413
1414                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1415                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1416                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1417                   break;
1418
1419                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1420                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1421                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1422
1423                   loc = gimple_location (stmt);
1424                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1425
1426                   if (result)
1427                     {
1428                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1429                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1430                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1431                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1432                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1433                     }
1434                   break;
1435
1436                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1437                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1438                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1439                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1440                     break;
1441
1442                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1443                   loc = gimple_location (stmt);
1444                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1445
1446                   if (result)
1447                     {
1448                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1449                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1450                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1451                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1452                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1453                     }
1454                   break;
1455
1456                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1457                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1458                   loc = gimple_location (stmt);
1459                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1460
1461                   if (result)
1462                     {
1463                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1464                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1465                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1466                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1467                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1468                     }
1469                   break;
1470
1471                 default:;
1472                 }
1473             }
1474         }
1475     }
1476
1477   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1478                             sincos_stats.inserted);
1479
1480   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1481   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1482 }
1483
1484 static bool
1485 gate_cse_sincos (void)
1486 {
1487   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1488      piggybacks on this pass.  */
1489   return optimize;
1490 }
1491
1492 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1493 {
1494  {
1495   GIMPLE_PASS,
1496   "sincos",                             /* name */
1497   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1498   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1499   NULL,                                 /* sub */
1500   NULL,                                 /* next */
1501   0,                                    /* static_pass_number */
1502   TV_NONE,                              /* tv_id */
1503   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1504   0,                                    /* properties_provided */
1505   0,                                    /* properties_destroyed */
1506   0,                                    /* todo_flags_start */
1507   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1508     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1509  }
1510 };
1511
1512 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1513    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1514    consisting of byte size markers:
1515
1516    0    - byte has the value 0
1517    1..size - byte contains the content of the byte
1518    number indexed with that value minus one  */
1519
1520 struct symbolic_number {
1521   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1522   int size;
1523 };
1524
1525 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1526    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1527    on a symbolic number.  */
1528
1529 static inline bool
1530 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1531                  struct symbolic_number *n,
1532                  int count)
1533 {
1534   if (count % 8 != 0)
1535     return false;
1536
1537   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1538      into the significant bits.  */
1539   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1540     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1541
1542   switch (code)
1543     {
1544     case LSHIFT_EXPR:
1545       n->n <<= count;
1546       break;
1547     case RSHIFT_EXPR:
1548       n->n >>= count;
1549       break;
1550     case LROTATE_EXPR:
1551       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1552       break;
1553     case RROTATE_EXPR:
1554       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1555       break;
1556     default:
1557       return false;
1558     }
1559   /* Zero unused bits for size.  */
1560   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1561     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1562   return true;
1563 }
1564
1565 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1566    statement STMT.  */
1567
1568 static inline bool
1569 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1570 {
1571   tree lhs_type;
1572
1573   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1574
1575   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1576     return false;
1577
1578   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1579     return false;
1580
1581   return true;
1582 }
1583
1584 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1585    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1586    operation could successfully be executed the function returns the
1587    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1588
1589 static tree
1590 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1591 {
1592   enum tree_code code;
1593   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1594   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1595   tree source_expr1;
1596   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1597
1598   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1599     return NULL_TREE;
1600
1601   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1602
1603   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1604     return NULL_TREE;
1605
1606   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1607   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1608   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1609
1610   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1611     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1612
1613   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1614      operand.  */
1615
1616   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1617       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1618           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1619     {
1620       if (code != BIT_AND_EXPR
1621           && code != LSHIFT_EXPR
1622           && code != RSHIFT_EXPR
1623           && code != LROTATE_EXPR
1624           && code != RROTATE_EXPR
1625           && code != NOP_EXPR
1626           && code != CONVERT_EXPR)
1627         return NULL_TREE;
1628
1629       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1630
1631       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1632          to initialize the symbolic number.  */
1633       if (!source_expr1)
1634         {
1635           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1636              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1637              order byte is set to n->size and the lowest order
1638              byte to 1.  */
1639           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1640           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1641             return NULL_TREE;
1642           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1643           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1644                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1645
1646           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1647             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1648                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1649
1650           source_expr1 = rhs1;
1651         }
1652
1653       switch (code)
1654         {
1655         case BIT_AND_EXPR:
1656           {
1657             int i;
1658             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1659             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1660
1661             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1662             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1663               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1664                 return NULL_TREE;
1665
1666             n->n &= val;
1667           }
1668           break;
1669         case LSHIFT_EXPR:
1670         case RSHIFT_EXPR:
1671         case LROTATE_EXPR:
1672         case RROTATE_EXPR:
1673           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1674             return NULL_TREE;
1675           break;
1676         CASE_CONVERT:
1677           {
1678             int type_size;
1679
1680             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1681             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1682               return NULL_TREE;
1683
1684             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1685               {
1686                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1687                    belonging to the target type.  */
1688                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1689               }
1690             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1691           }
1692           break;
1693         default:
1694           return NULL_TREE;
1695         };
1696       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1697     }
1698
1699   /* Handle binary rhs.  */
1700
1701   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1702     {
1703       struct symbolic_number n1, n2;
1704       tree source_expr2;
1705
1706       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1707         return NULL_TREE;
1708
1709       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1710         return NULL_TREE;
1711
1712       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1713
1714       switch (code)
1715         {
1716         case BIT_IOR_EXPR:
1717           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1718
1719           if (!source_expr1)
1720             return NULL_TREE;
1721
1722           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1723
1724           if (source_expr1 != source_expr2
1725               || n1.size != n2.size)
1726             return NULL_TREE;
1727
1728           n->size = n1.size;
1729           n->n = n1.n | n2.n;
1730
1731           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1732             return NULL_TREE;
1733
1734           break;
1735         default:
1736           return NULL_TREE;
1737         }
1738       return source_expr1;
1739     }
1740   return NULL_TREE;
1741 }
1742
1743 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1744    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1745    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1746
1747 static tree
1748 find_bswap (gimple stmt)
1749 {
1750 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1751    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1752    to the size of the symbolic number before using it.  */
1753   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1754     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1755     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1756
1757   struct symbolic_number n;
1758   tree source_expr;
1759   int limit;
1760
1761   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1762      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1763      increase that number by three  here in order to also
1764      cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
1765      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
1766   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
1767   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
1768   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
1769
1770   if (!source_expr)
1771     return NULL_TREE;
1772
1773   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1774   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1775     {
1776       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1777         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1778
1779       n.n &= mask;
1780       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1781     }
1782
1783   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1784      with the largest digit in the highest order byte.  */
1785   if (cmp != n.n)
1786     return NULL_TREE;
1787
1788   return source_expr;
1789 }
1790
1791 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1792    builtin invokation.  */
1793
1794 static unsigned int
1795 execute_optimize_bswap (void)
1796 {
1797   basic_block bb;
1798   bool bswap32_p, bswap64_p;
1799   bool changed = false;
1800   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1801
1802   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1803     return 0;
1804
1805   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1806     return 0;
1807
1808   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
1809                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1810   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
1811                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1812                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1813
1814   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1815     return 0;
1816
1817   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1818      assumes that the return and argument type are the same.  */
1819   if (bswap32_p)
1820     {
1821       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1822       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1823     }
1824
1825   if (bswap64_p)
1826     {
1827       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1828       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1829     }
1830
1831   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1832
1833   FOR_EACH_BB (bb)
1834     {
1835       gimple_stmt_iterator gsi;
1836
1837       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
1838          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
1839          previously inserted smaller bswap replacements as sub-
1840          patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
1841       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
1842         {
1843           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1844           tree bswap_src, bswap_type;
1845           tree bswap_tmp;
1846           tree fndecl = NULL_TREE;
1847           int type_size;
1848           gimple call;
1849
1850           if (!is_gimple_assign (stmt)
1851               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1852             continue;
1853
1854           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1855
1856           switch (type_size)
1857             {
1858             case 32:
1859               if (bswap32_p)
1860                 {
1861                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1862                   bswap_type = bswap32_type;
1863                 }
1864               break;
1865             case 64:
1866               if (bswap64_p)
1867                 {
1868                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1869                   bswap_type = bswap64_type;
1870                 }
1871               break;
1872             default:
1873               continue;
1874             }
1875
1876           if (!fndecl)
1877             continue;
1878
1879           bswap_src = find_bswap (stmt);
1880
1881           if (!bswap_src)
1882             continue;
1883
1884           changed = true;
1885           if (type_size == 32)
1886             bswap_stats.found_32bit++;
1887           else
1888             bswap_stats.found_64bit++;
1889
1890           bswap_tmp = bswap_src;
1891
1892           /* Convert the src expression if necessary.  */
1893           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1894             {
1895               gimple convert_stmt;
1896
1897               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1898               add_referenced_var (bswap_tmp);
1899               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1900
1901               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1902                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1903               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1904             }
1905
1906           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1907
1908           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1909
1910           /* Convert the result if necessary.  */
1911           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1912             {
1913               gimple convert_stmt;
1914
1915               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1916               add_referenced_var (bswap_tmp);
1917               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1918               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1919                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1920               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1921             }
1922
1923           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1924
1925           if (dump_file)
1926             {
1927               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1928                        (int)type_size);
1929               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1930             }
1931
1932           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1933           gsi_remove (&gsi, true);
1934         }
1935     }
1936
1937   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1938                             bswap_stats.found_32bit);
1939   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1940                             bswap_stats.found_64bit);
1941
1942   return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1943           | TODO_verify_stmts : 0);
1944 }
1945
1946 static bool
1947 gate_optimize_bswap (void)
1948 {
1949   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1950 }
1951
1952 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1953 {
1954  {
1955   GIMPLE_PASS,
1956   "bswap",                              /* name */
1957   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1958   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1959   NULL,                                 /* sub */
1960   NULL,                                 /* next */
1961   0,                                    /* static_pass_number */
1962   TV_NONE,                              /* tv_id */
1963   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1964   0,                                    /* properties_provided */
1965   0,                                    /* properties_destroyed */
1966   0,                                    /* todo_flags_start */
1967   0                                     /* todo_flags_finish */
1968  }
1969 };
1970
1971 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
1972    assuming a target type of TYPE.
1973    There are two cases:
1974
1975      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
1976        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1977
1978      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1979        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1980
1981 static bool
1982 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
1983                         tree *new_rhs_out)
1984 {
1985   gimple stmt;
1986   tree type1, rhs1;
1987   enum tree_code rhs_code;
1988
1989   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
1990     {
1991       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
1992       if (is_gimple_assign (stmt))
1993         {
1994           rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1995           if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
1996               ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
1997               : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
1998             rhs1 = rhs;
1999           else
2000             {
2001               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2002
2003               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2004                 {
2005                   *new_rhs_out = rhs1;
2006                   *type_out = NULL;
2007                   return true;
2008                 }
2009             }
2010         }
2011       else
2012         rhs1 = rhs;
2013
2014       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
2015
2016       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
2017           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
2018         return false;
2019
2020       *new_rhs_out = rhs1;
2021       *type_out = type1;
2022       return true;
2023     }
2024
2025   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
2026     {
2027       *new_rhs_out = rhs;
2028       *type_out = NULL;
2029       return true;
2030     }
2031
2032   return false;
2033 }
2034
2035 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
2036    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
2037    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
2038    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
2039    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
2040
2041 static bool
2042 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2043                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2044                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2045 {
2046   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2047
2048   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2049       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2050     return false;
2051
2052   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
2053                                rhs1_out))
2054     return false;
2055
2056   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
2057                                rhs2_out))
2058     return false;
2059
2060   if (*type1_out == NULL)
2061     {
2062       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2063         return false;
2064       *type1_out = *type2_out;
2065     }
2066
2067   if (*type2_out == NULL)
2068     {
2069       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2070         return false;
2071       *type2_out = *type1_out;
2072     }
2073
2074   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
2075   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
2076     {
2077       tree tmp;
2078       tmp = *type1_out;
2079       *type1_out = *type2_out;
2080       *type2_out = tmp;
2081       tmp = *rhs1_out;
2082       *rhs1_out = *rhs2_out;
2083       *rhs2_out = tmp;
2084     }
2085
2086   return true;
2087 }
2088
2089 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2090    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2091    value is true iff we converted the statement.  */
2092
2093 static bool
2094 convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
2095 {
2096   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2, tmp = NULL;
2097   enum insn_code handler;
2098   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2099   optab op;
2100   int actual_precision;
2101   location_t loc = gimple_location (stmt);
2102   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2103
2104   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2105   type = TREE_TYPE (lhs);
2106   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2107     return false;
2108
2109   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2110     return false;
2111
2112   to_mode = TYPE_MODE (type);
2113   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2114   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2115   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2116
2117   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
2118     op = umul_widen_optab;
2119   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
2120     op = smul_widen_optab;
2121   else
2122     op = usmul_widen_optab;
2123
2124   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
2125                                                   0, &actual_mode);
2126
2127   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2128     {
2129       if (op != smul_widen_optab)
2130         {
2131           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2132              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2133              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2134           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
2135                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2136               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
2137                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2138             {
2139               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2140               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
2141                 return false;
2142             }
2143
2144           op = smul_widen_optab;
2145           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
2146                                                           from_mode, 0,
2147                                                           &actual_mode);
2148
2149           if (handler == CODE_FOR_nothing)
2150             return false;
2151
2152           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2153         }
2154       else
2155         return false;
2156     }
2157
2158   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2159      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2160   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2161   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2162       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2163     {
2164       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2165                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2166                             NULL);
2167       rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs1);
2168     }
2169   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2170       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2171     {
2172       /* Reuse the same type info, if possible.  */
2173       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2174         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2175                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2176                               NULL);
2177       rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs2);
2178     }
2179
2180   /* Handle constants.  */
2181   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2182     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
2183   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
2184     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
2185
2186   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
2187   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
2188   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2189   update_stmt (stmt);
2190   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2191   return true;
2192 }
2193
2194 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2195    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2196    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2197    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2198    is true iff we converted the statement.  */
2199
2200 static bool
2201 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2202                             enum tree_code code)
2203 {
2204   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2205   gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
2206   tree type, type1, type2, optype, tmp = NULL;
2207   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2208   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2209   optab this_optab;
2210   enum tree_code wmult_code;
2211   enum insn_code handler;
2212   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2213   location_t loc = gimple_location (stmt);
2214   int actual_precision;
2215   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2216
2217   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2218   type = TREE_TYPE (lhs);
2219   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2220       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2221     return false;
2222
2223   if (code == MINUS_EXPR)
2224     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2225   else
2226     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2227
2228   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2229   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2230
2231   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2232     {
2233       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2234       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2235         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2236     }
2237
2238   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2239     {
2240       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2241       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2242         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2243     }
2244
2245   /* Allow for one conversion statement between the multiply
2246      and addition/subtraction statement.  If there are more than
2247      one conversions then we assume they would invalidate this
2248      transformation.  If that's not the case then they should have
2249      been folded before now.  */
2250   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
2251     {
2252       conv1_stmt = rhs1_stmt;
2253       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2254       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2255         {
2256           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2257           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2258             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2259         }
2260       else
2261         return false;
2262     }
2263   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
2264     {
2265       conv2_stmt = rhs2_stmt;
2266       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2267       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2268         {
2269           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2270           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2271             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2272         }
2273       else
2274         return false;
2275     }
2276
2277   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
2278      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
2279
2280      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
2281      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
2282      multiply-and-accumulate instructions.  */
2283   if (code == PLUS_EXPR
2284       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
2285     {
2286       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2287                                &type2, &mult_rhs2))
2288         return false;
2289       add_rhs = rhs2;
2290       conv_stmt = conv1_stmt;
2291     }
2292   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2293     {
2294       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2295                                &type2, &mult_rhs2))
2296         return false;
2297       add_rhs = rhs1;
2298       conv_stmt = conv2_stmt;
2299     }
2300   else
2301     return false;
2302
2303   to_mode = TYPE_MODE (type);
2304   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2305   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2306   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2307   optype = type1;
2308
2309   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
2310   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
2311     {
2312       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
2313         return false;
2314       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2315          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2316          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2317       if ((from_unsigned1
2318            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2319           || (from_unsigned2
2320               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2321         {
2322           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2323           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
2324             return false;
2325         }
2326
2327       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2328       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
2329                                                false);
2330     }
2331
2332   /* If there was a conversion between the multiply and addition
2333      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
2334      The should be a single mode change which does not change the
2335      value.  */
2336   if (conv_stmt)
2337     {
2338       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
2339       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
2340       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
2341       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
2342       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
2343
2344       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
2345         {
2346           /* Conversion is a truncate.  */
2347           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
2348             return false;
2349         }
2350       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
2351         {
2352           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
2353           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
2354               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
2355             return false;
2356         }
2357       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
2358     }
2359
2360   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2361      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2362      this transformation is likely to pessimize code.  */
2363   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
2364   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
2365                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
2366
2367   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2368     return false;
2369
2370   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2371      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2372   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2373   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2374       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2375     {
2376       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2377                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2378                             NULL);
2379       mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs1);
2380     }
2381   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2382       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2383     {
2384       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2385         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2386                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2387                               NULL);
2388       mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs2);
2389     }
2390
2391   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
2392     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, create_tmp_var (type, NULL),
2393                                      add_rhs);
2394
2395   /* Handle constants.  */
2396   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
2397     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
2398   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
2399     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
2400
2401   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
2402                                     add_rhs);
2403   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2404   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2405   return true;
2406 }
2407
2408 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2409    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2410    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2411
2412 static bool
2413 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2414 {
2415   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2416   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2417   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2418   use_operand_p use_p;
2419   imm_use_iterator imm_iter;
2420
2421   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2422       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2423     return false;
2424
2425   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2426   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2427       && (TYPE_PRECISION (type)
2428           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2429     return false;
2430
2431   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2432      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2433   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2434     return false;
2435
2436   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
2437      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
2438      it is DCE job.  */
2439   if (has_zero_uses (mul_result))
2440     return false;
2441
2442   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2443      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2444      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2445      as an addition.  */
2446   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2447     {
2448       enum tree_code use_code;
2449       tree result = mul_result;
2450       bool negate_p = false;
2451
2452       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2453
2454       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2455         continue;
2456
2457       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2458          we would want to support sinking the multiplication in
2459          m = a*b;
2460          if ()
2461            ma = m + c;
2462          else
2463            d = m;
2464          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2465          else block.  */
2466       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2467         return false;
2468
2469       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2470         return false;
2471
2472       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2473
2474       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2475       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2476         {
2477           ssa_op_iter iter;
2478           use_operand_p usep;
2479
2480           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2481
2482           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2483              single transformation.  */
2484           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2485                                &use_p, &neguse_stmt))
2486             return false;
2487
2488           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2489           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2490             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2491               return false;
2492
2493           /* Re-validate.  */
2494           use_stmt = neguse_stmt;
2495           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2496             return false;
2497           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2498             return false;
2499
2500           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2501           negate_p = true;
2502         }
2503
2504       switch (use_code)
2505         {
2506         case MINUS_EXPR:
2507           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2508             negate_p = !negate_p;
2509           break;
2510         case PLUS_EXPR:
2511           break;
2512         default:
2513           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2514           return false;
2515         }
2516
2517       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2518       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2519         return false;
2520
2521       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2522          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2523          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2524          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2525          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2526          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2527          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2528          independant and could be run in parallel.  */
2529     }
2530
2531   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2532     {
2533       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2534       enum tree_code use_code;
2535       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2536       bool negate_p = false;
2537
2538       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2539         continue;
2540
2541       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2542       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2543         {
2544           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2545           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2546           gsi_remove (&gsi, true);
2547           release_defs (use_stmt);
2548
2549           use_stmt = neguse_stmt;
2550           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2551           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2552           negate_p = true;
2553         }
2554
2555       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2556         {
2557           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2558           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2559           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2560             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2561                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2562                                                       type, addop),
2563                                               true, NULL_TREE, true,
2564                                               GSI_SAME_STMT);
2565         }
2566       else
2567         {
2568           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2569           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2570           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2571             negate_p = !negate_p;
2572         }
2573
2574       if (negate_p)
2575         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2576                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2577                                                    type, mulop1),
2578                                            true, NULL_TREE, true,
2579                                            GSI_SAME_STMT);
2580
2581       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2582                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2583                                                 mulop1, op2,
2584                                                 addop);
2585       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2586       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2587     }
2588
2589   return true;
2590 }
2591
2592 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2593    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2594    where appropriate.  */
2595
2596 static unsigned int
2597 execute_optimize_widening_mul (void)
2598 {
2599   basic_block bb;
2600   bool cfg_changed = false;
2601
2602   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2603
2604   FOR_EACH_BB (bb)
2605     {
2606       gimple_stmt_iterator gsi;
2607
2608       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2609         {
2610           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2611           enum tree_code code;
2612
2613           if (is_gimple_assign (stmt))
2614             {
2615               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2616               switch (code)
2617                 {
2618                 case MULT_EXPR:
2619                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
2620                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2621                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2622                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2623                     {
2624                       gsi_remove (&gsi, true);
2625                       release_defs (stmt);
2626                       continue;
2627                     }
2628                   break;
2629
2630                 case PLUS_EXPR:
2631                 case MINUS_EXPR:
2632                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2633                   break;
2634
2635                 default:;
2636                 }
2637             }
2638           else if (is_gimple_call (stmt)
2639                    && gimple_call_lhs (stmt))
2640             {
2641               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2642               if (fndecl
2643                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2644                 {
2645                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2646                     {
2647                       case BUILT_IN_POWF:
2648                       case BUILT_IN_POW:
2649                       case BUILT_IN_POWL:
2650                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2651                             && REAL_VALUES_EQUAL
2652                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2653                                   dconst2)
2654                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2655                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2656                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2657                           {
2658                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2659                             gsi_remove (&gsi, true);
2660                             release_defs (stmt);
2661                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2662                               cfg_changed = true;
2663                             continue;
2664                           }
2665                           break;
2666
2667                       default:;
2668                     }
2669                 }
2670             }
2671           gsi_next (&gsi);
2672         }
2673     }
2674
2675   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2676                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2677   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2678                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2679   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2680                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2681
2682   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2683 }
2684
2685 static bool
2686 gate_optimize_widening_mul (void)
2687 {
2688   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2689 }
2690
2691 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2692 {
2693  {
2694   GIMPLE_PASS,
2695   "widening_mul",                       /* name */
2696   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2697   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2698   NULL,                                 /* sub */
2699   NULL,                                 /* next */
2700   0,                                    /* static_pass_number */
2701   TV_NONE,                              /* tv_id */
2702   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2703   0,                                    /* properties_provided */
2704   0,                                    /* properties_destroyed */
2705   0,                                    /* todo_flags_start */
2706   TODO_verify_ssa
2707   | TODO_verify_stmts
2708   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2709  }
2710 };