OSDN Git Service

Daily bump.
[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, 2012
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, c_is_int, c2_is_int;
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   c_is_int = real_identical (&c, &cint);
1129
1130   if (c_is_int
1131       && ((n >= -1 && n <= 2)
1132           || (flag_unsafe_math_optimizations
1133               && optimize_insn_for_speed_p ()
1134               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1135     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1136
1137   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1138   type = TREE_TYPE (arg0);
1139   mode = TYPE_MODE (type);
1140   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1141
1142   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1143      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1144      sqrt(-0) = -0.  */
1145   if (sqrtfn
1146       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1147       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1148     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1149
1150   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1151      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1152      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1153      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1154   dconst1_4 = dconst1;
1155   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1156   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1157
1158   if (flag_unsafe_math_optimizations
1159       && sqrtfn
1160       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1161       && hw_sqrt_exists)
1162     {
1163       /* sqrt(x)  */
1164       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1165
1166       /* sqrt(sqrt(x))  */
1167       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1168     }
1169       
1170   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1171      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1172      a hardware sqrt insn.  */
1173   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1174   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1175
1176   if (flag_unsafe_math_optimizations
1177       && sqrtfn
1178       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1179       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1180       && hw_sqrt_exists)
1181     {
1182       /* sqrt(x)  */
1183       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1184
1185       /* sqrt(sqrt(x))  */
1186       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1187
1188       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1189       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1190                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1191     }
1192
1193   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1194      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1195      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1196      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1197      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1198      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1199   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1200   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1201
1202   if (flag_unsafe_math_optimizations
1203       && cbrtfn
1204       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1205       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1206     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1207   
1208   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1209      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1210   dconst1_6 = dconst1_3;
1211   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1212
1213   if (flag_unsafe_math_optimizations
1214       && sqrtfn
1215       && cbrtfn
1216       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1217       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1218       && hw_sqrt_exists
1219       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1220     {
1221       /* sqrt(x)  */
1222       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1223
1224       /* cbrt(sqrt(x))  */
1225       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1226     }
1227
1228   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n
1229      and c not an integer, into
1230
1231        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1232        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1233
1234      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1235   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1236   n = real_to_integer (&c2);
1237   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1238   c2_is_int = real_identical (&c2, &cint);
1239
1240   if (flag_unsafe_math_optimizations
1241       && sqrtfn
1242       && c2_is_int
1243       && !c_is_int
1244       && optimize_function_for_speed_p (cfun))
1245     {
1246       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1247
1248       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1249          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1250          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1251       if (absu_hwi (n) != 1)
1252         {
1253           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1254                                                      abs_hwi (n / 2));
1255           if (!powi_x_ndiv2)
1256             return NULL_TREE;
1257         }
1258
1259       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1260          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1261       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1262
1263       if (absu_hwi (n) == 1)
1264         result = sqrt_arg0;
1265       else
1266         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1267                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1268
1269       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1270       if (n < 0)
1271         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1272                                          build_real (type, dconst1), result);
1273       return result;
1274     }
1275
1276   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1277
1278      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1279      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1280
1281      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1282      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1283      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1284      math and positive x or finite math.  */
1285   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1286   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1287   real_round (&c2, mode, &c2);
1288   n = real_to_integer (&c2);
1289   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1290   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1291   real_convert (&c2, mode, &c2);
1292
1293   if (flag_unsafe_math_optimizations
1294       && cbrtfn
1295       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1296       && real_identical (&c2, &c)
1297       && !c2_is_int
1298       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1299       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1300     {
1301       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1302
1303       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1304          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1305          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1306       if (absu_hwi (n) >= 3)
1307         {
1308           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1309                                                      abs_hwi (n / 3));
1310           if (!powi_x_ndiv3)
1311             return NULL_TREE;
1312         }
1313
1314       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1315          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1316          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1317       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1318
1319       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1320         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1321       else
1322         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1323                                               cbrt_x, cbrt_x);
1324
1325       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1326       if (absu_hwi (n) < 3)
1327         result = powi_cbrt_x;
1328       else
1329         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1330                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1331
1332       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1333       if (n < 0)
1334         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1335                                          build_real (type, dconst1), result);
1336
1337       return result;
1338     }
1339
1340   /* No optimizations succeeded.  */
1341   return NULL_TREE;
1342 }
1343
1344 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1345    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1346    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1347    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1348
1349 static tree
1350 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1351 {
1352   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1353   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1354   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1355   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1356
1357   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1358       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1359       || !sqrtfn
1360       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1361     return NULL_TREE;
1362
1363   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1364   add_referenced_var (target);
1365
1366   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1367                                     REALPART_EXPR, arg);
1368   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1369                                     real_part, real_part);
1370   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1371                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1372   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1373                                     imag_part, imag_part);
1374   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1375   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1376
1377   return result;
1378 }
1379
1380 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1381    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1382    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1383
1384 static unsigned int
1385 execute_cse_sincos (void)
1386 {
1387   basic_block bb;
1388   bool cfg_changed = false;
1389
1390   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1391   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1392
1393   FOR_EACH_BB (bb)
1394     {
1395       gimple_stmt_iterator gsi;
1396       bool cleanup_eh = false;
1397
1398       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1399         {
1400           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1401           tree fndecl;
1402
1403           /* Only the last stmt in a bb could throw, no need to call
1404              gimple_purge_dead_eh_edges if we change something in the middle
1405              of a basic block.  */
1406           cleanup_eh = false;
1407
1408           if (is_gimple_call (stmt)
1409               && gimple_call_lhs (stmt)
1410               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1411               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1412             {
1413               tree arg, arg0, arg1, result;
1414               HOST_WIDE_INT n;
1415               location_t loc;
1416
1417               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1418                 {
1419                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1420                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1421                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1422                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1423                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1424                     break;
1425
1426                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1427                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1428                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1429                   break;
1430
1431                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1432                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1433                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1434
1435                   loc = gimple_location (stmt);
1436                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1437
1438                   if (result)
1439                     {
1440                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1441                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1442                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1443                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1444                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1445                       cleanup_eh = true;
1446                     }
1447                   break;
1448
1449                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1450                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1451                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1452                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1453                     break;
1454
1455                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1456                   loc = gimple_location (stmt);
1457                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1458
1459                   if (result)
1460                     {
1461                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1462                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1463                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1464                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1465                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1466                       cleanup_eh = true;
1467                     }
1468                   break;
1469
1470                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1471                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1472                   loc = gimple_location (stmt);
1473                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1474
1475                   if (result)
1476                     {
1477                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1478                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1479                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1480                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1481                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1482                       cleanup_eh = true;
1483                     }
1484                   break;
1485
1486                 default:;
1487                 }
1488             }
1489         }
1490       if (cleanup_eh)
1491         cfg_changed |= gimple_purge_dead_eh_edges (bb);
1492     }
1493
1494   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1495                             sincos_stats.inserted);
1496
1497   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1498   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1499 }
1500
1501 static bool
1502 gate_cse_sincos (void)
1503 {
1504   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1505      piggybacks on this pass.  */
1506   return optimize;
1507 }
1508
1509 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1510 {
1511  {
1512   GIMPLE_PASS,
1513   "sincos",                             /* name */
1514   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1515   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1516   NULL,                                 /* sub */
1517   NULL,                                 /* next */
1518   0,                                    /* static_pass_number */
1519   TV_NONE,                              /* tv_id */
1520   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1521   0,                                    /* properties_provided */
1522   0,                                    /* properties_destroyed */
1523   0,                                    /* todo_flags_start */
1524   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1525     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1526  }
1527 };
1528
1529 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1530    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1531    consisting of byte size markers:
1532
1533    0    - byte has the value 0
1534    1..size - byte contains the content of the byte
1535    number indexed with that value minus one  */
1536
1537 struct symbolic_number {
1538   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1539   int size;
1540 };
1541
1542 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1543    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1544    on a symbolic number.  */
1545
1546 static inline bool
1547 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1548                  struct symbolic_number *n,
1549                  int count)
1550 {
1551   if (count % 8 != 0)
1552     return false;
1553
1554   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1555      into the significant bits.  */
1556   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1557     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1558
1559   switch (code)
1560     {
1561     case LSHIFT_EXPR:
1562       n->n <<= count;
1563       break;
1564     case RSHIFT_EXPR:
1565       n->n >>= count;
1566       break;
1567     case LROTATE_EXPR:
1568       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1569       break;
1570     case RROTATE_EXPR:
1571       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1572       break;
1573     default:
1574       return false;
1575     }
1576   /* Zero unused bits for size.  */
1577   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1578     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1579   return true;
1580 }
1581
1582 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1583    statement STMT.  */
1584
1585 static inline bool
1586 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1587 {
1588   tree lhs_type;
1589
1590   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1591
1592   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1593     return false;
1594
1595   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1596     return false;
1597
1598   return true;
1599 }
1600
1601 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1602    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1603    operation could successfully be executed the function returns the
1604    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1605
1606 static tree
1607 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1608 {
1609   enum tree_code code;
1610   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1611   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1612   tree source_expr1;
1613   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1614
1615   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1616     return NULL_TREE;
1617
1618   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1619
1620   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1621     return NULL_TREE;
1622
1623   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1624   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1625   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1626
1627   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1628     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1629
1630   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1631      operand.  */
1632
1633   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1634       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1635           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1636     {
1637       if (code != BIT_AND_EXPR
1638           && code != LSHIFT_EXPR
1639           && code != RSHIFT_EXPR
1640           && code != LROTATE_EXPR
1641           && code != RROTATE_EXPR
1642           && code != NOP_EXPR
1643           && code != CONVERT_EXPR)
1644         return NULL_TREE;
1645
1646       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1647
1648       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1649          to initialize the symbolic number.  */
1650       if (!source_expr1)
1651         {
1652           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1653              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1654              order byte is set to n->size and the lowest order
1655              byte to 1.  */
1656           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1657           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1658             return NULL_TREE;
1659           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1660           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1661                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1662
1663           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1664             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1665                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1666
1667           source_expr1 = rhs1;
1668         }
1669
1670       switch (code)
1671         {
1672         case BIT_AND_EXPR:
1673           {
1674             int i;
1675             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1676             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1677
1678             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1679             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1680               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1681                 return NULL_TREE;
1682
1683             n->n &= val;
1684           }
1685           break;
1686         case LSHIFT_EXPR:
1687         case RSHIFT_EXPR:
1688         case LROTATE_EXPR:
1689         case RROTATE_EXPR:
1690           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1691             return NULL_TREE;
1692           break;
1693         CASE_CONVERT:
1694           {
1695             int type_size;
1696
1697             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1698             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1699               return NULL_TREE;
1700
1701             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1702               {
1703                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1704                    belonging to the target type.  */
1705                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1706               }
1707             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1708           }
1709           break;
1710         default:
1711           return NULL_TREE;
1712         };
1713       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1714     }
1715
1716   /* Handle binary rhs.  */
1717
1718   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1719     {
1720       struct symbolic_number n1, n2;
1721       tree source_expr2;
1722
1723       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1724         return NULL_TREE;
1725
1726       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1727         return NULL_TREE;
1728
1729       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1730
1731       switch (code)
1732         {
1733         case BIT_IOR_EXPR:
1734           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1735
1736           if (!source_expr1)
1737             return NULL_TREE;
1738
1739           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1740
1741           if (source_expr1 != source_expr2
1742               || n1.size != n2.size)
1743             return NULL_TREE;
1744
1745           n->size = n1.size;
1746           n->n = n1.n | n2.n;
1747
1748           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1749             return NULL_TREE;
1750
1751           break;
1752         default:
1753           return NULL_TREE;
1754         }
1755       return source_expr1;
1756     }
1757   return NULL_TREE;
1758 }
1759
1760 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1761    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1762    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1763
1764 static tree
1765 find_bswap (gimple stmt)
1766 {
1767 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1768    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1769    to the size of the symbolic number before using it.  */
1770   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1771     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1772     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1773
1774   struct symbolic_number n;
1775   tree source_expr;
1776   int limit;
1777
1778   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1779      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1780      increase that number by three  here in order to also
1781      cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
1782      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
1783   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
1784   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
1785   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
1786
1787   if (!source_expr)
1788     return NULL_TREE;
1789
1790   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1791   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1792     {
1793       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1794         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1795
1796       n.n &= mask;
1797       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1798     }
1799
1800   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1801      with the largest digit in the highest order byte.  */
1802   if (cmp != n.n)
1803     return NULL_TREE;
1804
1805   return source_expr;
1806 }
1807
1808 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1809    builtin invokation.  */
1810
1811 static unsigned int
1812 execute_optimize_bswap (void)
1813 {
1814   basic_block bb;
1815   bool bswap32_p, bswap64_p;
1816   bool changed = false;
1817   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1818
1819   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1820     return 0;
1821
1822   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1823     return 0;
1824
1825   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
1826                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1827   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
1828                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1829                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1830
1831   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1832     return 0;
1833
1834   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1835      assumes that the return and argument type are the same.  */
1836   if (bswap32_p)
1837     {
1838       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1839       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1840     }
1841
1842   if (bswap64_p)
1843     {
1844       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1845       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1846     }
1847
1848   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1849
1850   FOR_EACH_BB (bb)
1851     {
1852       gimple_stmt_iterator gsi;
1853
1854       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
1855          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
1856          previously inserted smaller bswap replacements as sub-
1857          patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
1858       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
1859         {
1860           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1861           tree bswap_src, bswap_type;
1862           tree bswap_tmp;
1863           tree fndecl = NULL_TREE;
1864           int type_size;
1865           gimple call;
1866
1867           if (!is_gimple_assign (stmt)
1868               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1869             continue;
1870
1871           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1872
1873           switch (type_size)
1874             {
1875             case 32:
1876               if (bswap32_p)
1877                 {
1878                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1879                   bswap_type = bswap32_type;
1880                 }
1881               break;
1882             case 64:
1883               if (bswap64_p)
1884                 {
1885                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1886                   bswap_type = bswap64_type;
1887                 }
1888               break;
1889             default:
1890               continue;
1891             }
1892
1893           if (!fndecl)
1894             continue;
1895
1896           bswap_src = find_bswap (stmt);
1897
1898           if (!bswap_src)
1899             continue;
1900
1901           changed = true;
1902           if (type_size == 32)
1903             bswap_stats.found_32bit++;
1904           else
1905             bswap_stats.found_64bit++;
1906
1907           bswap_tmp = bswap_src;
1908
1909           /* Convert the src expression if necessary.  */
1910           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1911             {
1912               gimple convert_stmt;
1913
1914               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1915               add_referenced_var (bswap_tmp);
1916               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1917
1918               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1919                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1920               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1921             }
1922
1923           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1924
1925           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1926
1927           /* Convert the result if necessary.  */
1928           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1929             {
1930               gimple convert_stmt;
1931
1932               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1933               add_referenced_var (bswap_tmp);
1934               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1935               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1936                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1937               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1938             }
1939
1940           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1941
1942           if (dump_file)
1943             {
1944               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1945                        (int)type_size);
1946               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1947             }
1948
1949           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1950           gsi_remove (&gsi, true);
1951         }
1952     }
1953
1954   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1955                             bswap_stats.found_32bit);
1956   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1957                             bswap_stats.found_64bit);
1958
1959   return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1960           | TODO_verify_stmts : 0);
1961 }
1962
1963 static bool
1964 gate_optimize_bswap (void)
1965 {
1966   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1967 }
1968
1969 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1970 {
1971  {
1972   GIMPLE_PASS,
1973   "bswap",                              /* name */
1974   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1975   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1976   NULL,                                 /* sub */
1977   NULL,                                 /* next */
1978   0,                                    /* static_pass_number */
1979   TV_NONE,                              /* tv_id */
1980   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1981   0,                                    /* properties_provided */
1982   0,                                    /* properties_destroyed */
1983   0,                                    /* todo_flags_start */
1984   0                                     /* todo_flags_finish */
1985  }
1986 };
1987
1988 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
1989    assuming a target type of TYPE.
1990    There are two cases:
1991
1992      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
1993        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1994
1995      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1996        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1997
1998 static bool
1999 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
2000                         tree *new_rhs_out)
2001 {
2002   gimple stmt;
2003   tree type1, rhs1;
2004   enum tree_code rhs_code;
2005
2006   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
2007     {
2008       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
2009       if (is_gimple_assign (stmt))
2010         {
2011           rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2012           if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
2013               ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
2014               : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
2015             rhs1 = rhs;
2016           else
2017             {
2018               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2019
2020               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2021                 {
2022                   *new_rhs_out = rhs1;
2023                   *type_out = NULL;
2024                   return true;
2025                 }
2026             }
2027         }
2028       else
2029         rhs1 = rhs;
2030
2031       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
2032
2033       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
2034           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
2035         return false;
2036
2037       *new_rhs_out = rhs1;
2038       *type_out = type1;
2039       return true;
2040     }
2041
2042   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
2043     {
2044       *new_rhs_out = rhs;
2045       *type_out = NULL;
2046       return true;
2047     }
2048
2049   return false;
2050 }
2051
2052 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
2053    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
2054    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
2055    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
2056    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
2057
2058 static bool
2059 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2060                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2061                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2062 {
2063   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2064
2065   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2066       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2067     return false;
2068
2069   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
2070                                rhs1_out))
2071     return false;
2072
2073   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
2074                                rhs2_out))
2075     return false;
2076
2077   if (*type1_out == NULL)
2078     {
2079       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2080         return false;
2081       *type1_out = *type2_out;
2082     }
2083
2084   if (*type2_out == NULL)
2085     {
2086       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2087         return false;
2088       *type2_out = *type1_out;
2089     }
2090
2091   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
2092   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
2093     {
2094       tree tmp;
2095       tmp = *type1_out;
2096       *type1_out = *type2_out;
2097       *type2_out = tmp;
2098       tmp = *rhs1_out;
2099       *rhs1_out = *rhs2_out;
2100       *rhs2_out = tmp;
2101     }
2102
2103   return true;
2104 }
2105
2106 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2107    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2108    value is true iff we converted the statement.  */
2109
2110 static bool
2111 convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
2112 {
2113   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2, tmp = NULL;
2114   enum insn_code handler;
2115   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2116   optab op;
2117   int actual_precision;
2118   location_t loc = gimple_location (stmt);
2119   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2120
2121   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2122   type = TREE_TYPE (lhs);
2123   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2124     return false;
2125
2126   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2127     return false;
2128
2129   to_mode = TYPE_MODE (type);
2130   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2131   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2132   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2133
2134   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
2135     op = umul_widen_optab;
2136   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
2137     op = smul_widen_optab;
2138   else
2139     op = usmul_widen_optab;
2140
2141   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
2142                                                   0, &actual_mode);
2143
2144   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2145     {
2146       if (op != smul_widen_optab)
2147         {
2148           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2149              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2150              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2151           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
2152                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2153               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
2154                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2155             {
2156               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2157               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
2158                 return false;
2159             }
2160
2161           op = smul_widen_optab;
2162           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
2163                                                           from_mode, 0,
2164                                                           &actual_mode);
2165
2166           if (handler == CODE_FOR_nothing)
2167             return false;
2168
2169           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2170         }
2171       else
2172         return false;
2173     }
2174
2175   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2176      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2177   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2178   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2179       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2180     {
2181       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2182                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2183                             NULL);
2184       rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs1);
2185     }
2186   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2187       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2188     {
2189       /* Reuse the same type info, if possible.  */
2190       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2191         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2192                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2193                               NULL);
2194       rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs2);
2195     }
2196
2197   /* Handle constants.  */
2198   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2199     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
2200   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
2201     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
2202
2203   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
2204   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
2205   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2206   update_stmt (stmt);
2207   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2208   return true;
2209 }
2210
2211 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2212    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2213    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2214    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2215    is true iff we converted the statement.  */
2216
2217 static bool
2218 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2219                             enum tree_code code)
2220 {
2221   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2222   gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
2223   tree type, type1, type2, optype, tmp = NULL;
2224   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2225   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2226   optab this_optab;
2227   enum tree_code wmult_code;
2228   enum insn_code handler;
2229   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2230   location_t loc = gimple_location (stmt);
2231   int actual_precision;
2232   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2233
2234   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2235   type = TREE_TYPE (lhs);
2236   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2237       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2238     return false;
2239
2240   if (code == MINUS_EXPR)
2241     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2242   else
2243     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2244
2245   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2246   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2247
2248   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2249     {
2250       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2251       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2252         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2253     }
2254
2255   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2256     {
2257       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2258       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2259         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2260     }
2261
2262   /* Allow for one conversion statement between the multiply
2263      and addition/subtraction statement.  If there are more than
2264      one conversions then we assume they would invalidate this
2265      transformation.  If that's not the case then they should have
2266      been folded before now.  */
2267   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
2268     {
2269       conv1_stmt = rhs1_stmt;
2270       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2271       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2272         {
2273           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2274           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2275             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2276         }
2277       else
2278         return false;
2279     }
2280   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
2281     {
2282       conv2_stmt = rhs2_stmt;
2283       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2284       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2285         {
2286           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2287           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2288             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2289         }
2290       else
2291         return false;
2292     }
2293
2294   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
2295      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
2296
2297      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
2298      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
2299      multiply-and-accumulate instructions.  */
2300   if (code == PLUS_EXPR
2301       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
2302     {
2303       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2304                                &type2, &mult_rhs2))
2305         return false;
2306       add_rhs = rhs2;
2307       conv_stmt = conv1_stmt;
2308     }
2309   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2310     {
2311       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2312                                &type2, &mult_rhs2))
2313         return false;
2314       add_rhs = rhs1;
2315       conv_stmt = conv2_stmt;
2316     }
2317   else
2318     return false;
2319
2320   to_mode = TYPE_MODE (type);
2321   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2322   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2323   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2324   optype = type1;
2325
2326   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
2327   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
2328     {
2329       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
2330         return false;
2331       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2332          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2333          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2334       if ((from_unsigned1
2335            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2336           || (from_unsigned2
2337               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2338         {
2339           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2340           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
2341             return false;
2342         }
2343
2344       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2345       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
2346                                                false);
2347     }
2348
2349   /* If there was a conversion between the multiply and addition
2350      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
2351      The should be a single mode change which does not change the
2352      value.  */
2353   if (conv_stmt)
2354     {
2355       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
2356       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
2357       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
2358       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
2359       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
2360
2361       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
2362         {
2363           /* Conversion is a truncate.  */
2364           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
2365             return false;
2366         }
2367       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
2368         {
2369           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
2370           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
2371               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
2372             return false;
2373         }
2374       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
2375     }
2376
2377   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2378      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2379      this transformation is likely to pessimize code.  */
2380   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
2381   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
2382                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
2383
2384   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2385     return false;
2386
2387   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2388      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2389   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2390   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2391       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2392     {
2393       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2394                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2395                             NULL);
2396       mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs1);
2397     }
2398   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2399       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2400     {
2401       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2402         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2403                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2404                               NULL);
2405       mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs2);
2406     }
2407
2408   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
2409     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, create_tmp_var (type, NULL),
2410                                      add_rhs);
2411
2412   /* Handle constants.  */
2413   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
2414     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
2415   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
2416     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
2417
2418   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
2419                                     add_rhs);
2420   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2421   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2422   return true;
2423 }
2424
2425 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2426    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2427    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2428
2429 static bool
2430 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2431 {
2432   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2433   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2434   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2435   use_operand_p use_p;
2436   imm_use_iterator imm_iter;
2437
2438   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2439       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2440     return false;
2441
2442   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2443   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2444       && (TYPE_PRECISION (type)
2445           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2446     return false;
2447
2448   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2449      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2450   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2451     return false;
2452
2453   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
2454      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
2455      it is DCE job.  */
2456   if (has_zero_uses (mul_result))
2457     return false;
2458
2459   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2460      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2461      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2462      as an addition.  */
2463   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2464     {
2465       enum tree_code use_code;
2466       tree result = mul_result;
2467       bool negate_p = false;
2468
2469       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2470
2471       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2472         continue;
2473
2474       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2475          we would want to support sinking the multiplication in
2476          m = a*b;
2477          if ()
2478            ma = m + c;
2479          else
2480            d = m;
2481          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2482          else block.  */
2483       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2484         return false;
2485
2486       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2487         return false;
2488
2489       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2490
2491       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2492       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2493         {
2494           ssa_op_iter iter;
2495           use_operand_p usep;
2496
2497           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2498
2499           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2500              single transformation.  */
2501           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2502                                &use_p, &neguse_stmt))
2503             return false;
2504
2505           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2506           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2507             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2508               return false;
2509
2510           /* Re-validate.  */
2511           use_stmt = neguse_stmt;
2512           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2513             return false;
2514           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2515             return false;
2516
2517           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2518           negate_p = true;
2519         }
2520
2521       switch (use_code)
2522         {
2523         case MINUS_EXPR:
2524           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2525             negate_p = !negate_p;
2526           break;
2527         case PLUS_EXPR:
2528           break;
2529         default:
2530           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2531           return false;
2532         }
2533
2534       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2535       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2536         return false;
2537
2538       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2539          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2540          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2541          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2542          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2543          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2544          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2545          independant and could be run in parallel.  */
2546     }
2547
2548   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2549     {
2550       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2551       enum tree_code use_code;
2552       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2553       bool negate_p = false;
2554
2555       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2556         continue;
2557
2558       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2559       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2560         {
2561           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2562           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2563           gsi_remove (&gsi, true);
2564           release_defs (use_stmt);
2565
2566           use_stmt = neguse_stmt;
2567           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2568           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2569           negate_p = true;
2570         }
2571
2572       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2573         {
2574           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2575           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2576           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2577             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2578                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2579                                                       type, addop),
2580                                               true, NULL_TREE, true,
2581                                               GSI_SAME_STMT);
2582         }
2583       else
2584         {
2585           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2586           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2587           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2588             negate_p = !negate_p;
2589         }
2590
2591       if (negate_p)
2592         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2593                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2594                                                    type, mulop1),
2595                                            true, NULL_TREE, true,
2596                                            GSI_SAME_STMT);
2597
2598       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2599                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2600                                                 mulop1, op2,
2601                                                 addop);
2602       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2603       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2604     }
2605
2606   return true;
2607 }
2608
2609 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2610    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2611    where appropriate.  */
2612
2613 static unsigned int
2614 execute_optimize_widening_mul (void)
2615 {
2616   basic_block bb;
2617   bool cfg_changed = false;
2618
2619   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2620
2621   FOR_EACH_BB (bb)
2622     {
2623       gimple_stmt_iterator gsi;
2624
2625       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2626         {
2627           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2628           enum tree_code code;
2629
2630           if (is_gimple_assign (stmt))
2631             {
2632               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2633               switch (code)
2634                 {
2635                 case MULT_EXPR:
2636                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
2637                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2638                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2639                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2640                     {
2641                       gsi_remove (&gsi, true);
2642                       release_defs (stmt);
2643                       continue;
2644                     }
2645                   break;
2646
2647                 case PLUS_EXPR:
2648                 case MINUS_EXPR:
2649                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2650                   break;
2651
2652                 default:;
2653                 }
2654             }
2655           else if (is_gimple_call (stmt)
2656                    && gimple_call_lhs (stmt))
2657             {
2658               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2659               if (fndecl
2660                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2661                 {
2662                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2663                     {
2664                       case BUILT_IN_POWF:
2665                       case BUILT_IN_POW:
2666                       case BUILT_IN_POWL:
2667                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2668                             && REAL_VALUES_EQUAL
2669                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2670                                   dconst2)
2671                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2672                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2673                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2674                           {
2675                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2676                             gsi_remove (&gsi, true);
2677                             release_defs (stmt);
2678                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2679                               cfg_changed = true;
2680                             continue;
2681                           }
2682                           break;
2683
2684                       default:;
2685                     }
2686                 }
2687             }
2688           gsi_next (&gsi);
2689         }
2690     }
2691
2692   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2693                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2694   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2695                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2696   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2697                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2698
2699   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2700 }
2701
2702 static bool
2703 gate_optimize_widening_mul (void)
2704 {
2705   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2706 }
2707
2708 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2709 {
2710  {
2711   GIMPLE_PASS,
2712   "widening_mul",                       /* name */
2713   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2714   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2715   NULL,                                 /* sub */
2716   NULL,                                 /* next */
2717   0,                                    /* static_pass_number */
2718   TV_NONE,                              /* tv_id */
2719   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2720   0,                                    /* properties_provided */
2721   0,                                    /* properties_destroyed */
2722   0,                                    /* todo_flags_start */
2723   TODO_verify_ssa
2724   | TODO_verify_stmts
2725   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2726  }
2727 };