OSDN Git Service

2011-06-27 Kai Tietz <ktietz@redhat.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* Currently, the only mini-pass in this file tries to CSE reciprocal
22    operations.  These are common in sequences such as this one:
23
24         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
25         x = x / modulus;
26         y = y / modulus;
27         z = z / modulus;
28
29    that can be optimized to
30
31         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
32         rmodulus = 1.0 / modulus;
33         x = x * rmodulus;
34         y = y * rmodulus;
35         z = z * rmodulus;
36
37    We do this for loop invariant divisors, and with this pass whenever
38    we notice that a division has the same divisor multiple times.
39
40    Of course, like in PRE, we don't insert a division if a dominator
41    already has one.  However, this cannot be done as an extension of
42    PRE for several reasons.
43
44    First of all, with some experiments it was found out that the
45    transformation is not always useful if there are only two divisions
46    hy the same divisor.  This is probably because modern processors
47    can pipeline the divisions; on older, in-order processors it should
48    still be effective to optimize two divisions by the same number.
49    We make this a param, and it shall be called N in the remainder of
50    this comment.
51
52    Second, if trapping math is active, we have less freedom on where
53    to insert divisions: we can only do so in basic blocks that already
54    contain one.  (If divisions don't trap, instead, we can insert
55    divisions elsewhere, which will be in blocks that are common dominators
56    of those that have the division).
57
58    We really don't want to compute the reciprocal unless a division will
59    be found.  To do this, we won't insert the division in a basic block
60    that has less than N divisions *post-dominating* it.
61
62    The algorithm constructs a subset of the dominator tree, holding the
63    blocks containing the divisions and the common dominators to them,
64    and walk it twice.  The first walk is in post-order, and it annotates
65    each block with the number of divisions that post-dominate it: this
66    gives information on where divisions can be inserted profitably.
67    The second walk is in pre-order, and it inserts divisions as explained
68    above, and replaces divisions by multiplications.
69
70    In the best case, the cost of the pass is O(n_statements).  In the
71    worst-case, the cost is due to creating the dominator tree subset,
72    with a cost of O(n_basic_blocks ^ 2); however this can only happen
73    for n_statements / n_basic_blocks statements.  So, the amortized cost
74    of creating the dominator tree subset is O(n_basic_blocks) and the
75    worst-case cost of the pass is O(n_statements * n_basic_blocks).
76
77    More practically, the cost will be small because there are few
78    divisions, and they tend to be in the same basic block, so insert_bb
79    is called very few times.
80
81    If we did this using domwalk.c, an efficient implementation would have
82    to work on all the variables in a single pass, because we could not
83    work on just a subset of the dominator tree, as we do now, and the
84    cost would also be something like O(n_statements * n_basic_blocks).
85    The data structures would be more complex in order to work on all the
86    variables in a single pass.  */
87
88 #include "config.h"
89 #include "system.h"
90 #include "coretypes.h"
91 #include "tm.h"
92 #include "flags.h"
93 #include "tree.h"
94 #include "tree-flow.h"
95 #include "timevar.h"
96 #include "tree-pass.h"
97 #include "alloc-pool.h"
98 #include "basic-block.h"
99 #include "target.h"
100 #include "gimple-pretty-print.h"
101
102 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
103 #include "rtl.h"                /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
104 #include "expr.h"               /* Because optabs.h wants sepops.  */
105 #include "optabs.h"
106
107 /* This structure represents one basic block that either computes a
108    division, or is a common dominator for basic block that compute a
109    division.  */
110 struct occurrence {
111   /* The basic block represented by this structure.  */
112   basic_block bb;
113
114   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
115      inserted in BB.  */
116   tree recip_def;
117
118   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
119      was inserted in BB.  */
120   gimple recip_def_stmt;
121
122   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
123      by BB.  */
124   struct occurrence *children;
125
126   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
127      sharing a common dominator.  */
128   struct occurrence *next;
129
130   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
131      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
132      compute_merit.  */
133   int num_divisions;
134
135   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
136      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
137      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
138   bool bb_has_division;
139 };
140
141 static struct
142 {
143   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
144   int rdivs_inserted;
145
146   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
147   int rfuncs_inserted;
148 } reciprocal_stats;
149
150 static struct
151 {
152   /* Number of cexpi calls inserted.  */
153   int inserted;
154 } sincos_stats;
155
156 static struct
157 {
158   /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
159   int found_32bit;
160
161   /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
162   int found_64bit;
163 } bswap_stats;
164
165 static struct
166 {
167   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
168   int widen_mults_inserted;
169
170   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
171   int maccs_inserted;
172
173   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
174   int fmas_inserted;
175 } widen_mul_stats;
176
177 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
178    interesting block in the dominator tree.  */
179 static struct occurrence *occ_head;
180
181 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
182 static alloc_pool occ_pool;
183
184
185
186 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
187    whose children list is headed by CHILDREN.  */
188 static struct occurrence *
189 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
190 {
191   struct occurrence *occ;
192
193   bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
194   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
195
196   occ->bb = bb;
197   occ->children = children;
198   return occ;
199 }
200
201
202 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
203    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
204    their common dominator.
205
206    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
207    insert any other block that is a common dominator for BB and one
208    block already in the tree.  */
209
210 static void
211 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
212            struct occurrence **p_head)
213 {
214   struct occurrence *occ, **p_occ;
215
216   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
217     {
218       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
219       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
220       if (dom == bb)
221         {
222           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
223              from its list.  */
224           *p_occ = occ->next;
225           occ->next = new_occ->children;
226           new_occ->children = occ;
227
228           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
229         }
230
231       else if (dom == occ_bb)
232         {
233           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
234           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
235           return;
236         }
237
238       else if (dom != idom)
239         {
240           gcc_assert (!dom->aux);
241
242           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
243              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
244              its list.  */
245           *p_occ = occ->next;
246           new_occ->next = occ;
247           occ->next = NULL;
248
249           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
250              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
251              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
252           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
253         }
254
255       else
256         {
257           /* Nothing special, go on with the next element.  */
258           p_occ = &occ->next;
259         }
260     }
261
262   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
263   new_occ->next = *p_head;
264   *p_head = new_occ;
265 }
266
267 /* Register that we found a division in BB.  */
268
269 static inline void
270 register_division_in (basic_block bb)
271 {
272   struct occurrence *occ;
273
274   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
275   if (!occ)
276     {
277       occ = occ_new (bb, NULL);
278       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR, &occ_head);
279     }
280
281   occ->bb_has_division = true;
282   occ->num_divisions++;
283 }
284
285
286 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
287    its children.  */
288
289 static void
290 compute_merit (struct occurrence *occ)
291 {
292   struct occurrence *occ_child;
293   basic_block dom = occ->bb;
294
295   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
296     {
297       basic_block bb;
298       if (occ_child->children)
299         compute_merit (occ_child);
300
301       if (flag_exceptions)
302         bb = single_noncomplex_succ (dom);
303       else
304         bb = dom;
305
306       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
307         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
308     }
309 }
310
311
312 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
313 static inline bool
314 is_division_by (gimple use_stmt, tree def)
315 {
316   return is_gimple_assign (use_stmt)
317          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
318          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
319          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
320             confused later by replacing all immediate uses x in such
321             a stmt.  */
322          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
323 }
324
325 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
326    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
327    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
328    if it is not possible or profitable to do the optimization.
329
330    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
331    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
332    be used.  */
333
334 static void
335 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
336                     tree def, tree recip_def, int threshold)
337 {
338   tree type;
339   gimple new_stmt;
340   gimple_stmt_iterator gsi;
341   struct occurrence *occ_child;
342
343   if (!recip_def
344       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
345       && occ->num_divisions >= threshold)
346     {
347       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
348       type = TREE_TYPE (def);
349       recip_def = make_rename_temp (type, "reciptmp");
350       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
351                                                build_one_cst (type), def);
352
353       if (occ->bb_has_division)
354         {
355           /* Case 1: insert before an existing division.  */
356           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
357           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
358             gsi_next (&gsi);
359
360           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
361         }
362       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
363         {
364           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
365              never happen if the definition statement can throw, because in
366              that case the sole successor of the statement's basic block will
367              dominate all the uses as well.  */
368           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
369         }
370       else
371         {
372           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
373           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
374           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
375         }
376
377       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
378
379       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
380     }
381
382   occ->recip_def = recip_def;
383   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
384     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
385 }
386
387
388 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
389    possible.  */
390
391 static inline void
392 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
393 {
394   gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
395   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
396   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
397
398   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
399       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
400     {
401       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
402       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
403       fold_stmt_inplace (use_stmt);
404       update_stmt (use_stmt);
405     }
406 }
407
408
409 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
410
411 static struct occurrence *
412 free_bb (struct occurrence *occ)
413 {
414   struct occurrence *child, *next;
415
416   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
417   next = occ->next;
418   child = occ->children;
419   occ->bb->aux = NULL;
420   pool_free (occ_pool, occ);
421
422   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
423   if (!child)
424     return next;
425   else
426     {
427       while (next)
428         next = free_bb (next);
429
430       return child;
431     }
432 }
433
434
435 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
436    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
437    as many statements computing the reciprocal as needed.
438
439    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
440
441 static void
442 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
443 {
444   use_operand_p use_p;
445   imm_use_iterator use_iter;
446   struct occurrence *occ;
447   int count = 0, threshold;
448
449   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
450
451   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
452     {
453       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
454       if (is_division_by (use_stmt, def))
455         {
456           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
457           count++;
458         }
459     }
460
461   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
462   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
463   if (count >= threshold)
464     {
465       gimple use_stmt;
466       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
467         {
468           compute_merit (occ);
469           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
470         }
471
472       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
473         {
474           if (is_division_by (use_stmt, def))
475             {
476               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
477                 replace_reciprocal (use_p);
478             }
479         }
480     }
481
482   for (occ = occ_head; occ; )
483     occ = free_bb (occ);
484
485   occ_head = NULL;
486 }
487
488 static bool
489 gate_cse_reciprocals (void)
490 {
491   return optimize && flag_reciprocal_math;
492 }
493
494 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
495    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
496 static unsigned int
497 execute_cse_reciprocals (void)
498 {
499   basic_block bb;
500   tree arg;
501
502   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
503                                 sizeof (struct occurrence),
504                                 n_basic_blocks / 3 + 1);
505
506   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
507   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
508   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
509
510 #ifdef ENABLE_CHECKING
511   FOR_EACH_BB (bb)
512     gcc_assert (!bb->aux);
513 #endif
514
515   for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
516     if (gimple_default_def (cfun, arg)
517         && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
518         && is_gimple_reg (arg))
519       execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
520
521   FOR_EACH_BB (bb)
522     {
523       gimple_stmt_iterator gsi;
524       gimple phi;
525       tree def;
526
527       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
528         {
529           phi = gsi_stmt (gsi);
530           def = PHI_RESULT (phi);
531           if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
532               && is_gimple_reg (def))
533             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
534         }
535
536       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
537         {
538           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
539
540           if (gimple_has_lhs (stmt)
541               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
542               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
543               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
544             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
545         }
546
547       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
548         continue;
549
550       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
551       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
552         {
553           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
554           tree fndecl;
555
556           if (is_gimple_assign (stmt)
557               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
558             {
559               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
560               gimple stmt1;
561
562               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
563                 continue;
564
565               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
566
567               if (is_gimple_call (stmt1)
568                   && gimple_call_lhs (stmt1)
569                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
570                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
571                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
572                 {
573                   enum built_in_function code;
574                   bool md_code, fail;
575                   imm_use_iterator ui;
576                   use_operand_p use_p;
577
578                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
579                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
580
581                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
582                   if (!fndecl)
583                     continue;
584
585                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
586                      otherwise replacing the defining statement will do
587                      the wrong thing.  */
588                   fail = false;
589                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
590                     {
591                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
592                       if (is_gimple_debug (stmt2))
593                         continue;
594                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
595                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
596                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
597                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
598                         {
599                           fail = true;
600                           break;
601                         }
602                     }
603                   if (fail)
604                     continue;
605
606                   gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
607                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
608                   update_stmt (stmt1);
609                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
610
611                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
612                     {
613                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
614                       fold_stmt_inplace (stmt);
615                       update_stmt (stmt);
616                     }
617                 }
618             }
619         }
620     }
621
622   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
623                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
624   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
625                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
626
627   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
628   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
629   free_alloc_pool (occ_pool);
630   return 0;
631 }
632
633 struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
634 {
635  {
636   GIMPLE_PASS,
637   "recip",                              /* name */
638   gate_cse_reciprocals,                 /* gate */
639   execute_cse_reciprocals,              /* execute */
640   NULL,                                 /* sub */
641   NULL,                                 /* next */
642   0,                                    /* static_pass_number */
643   TV_NONE,                              /* tv_id */
644   PROP_ssa,                             /* properties_required */
645   0,                                    /* properties_provided */
646   0,                                    /* properties_destroyed */
647   0,                                    /* todo_flags_start */
648   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
649     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
650  }
651 };
652
653 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
654    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
655    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
656    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
657    statements in the vector.  */
658
659 static bool
660 maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
661                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
662 {
663   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
664   if (*top_bb
665       && (*top_bb == use_bb
666           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
667     VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
668   else if (!*top_bb
669            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
670     {
671       VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
672       *top_bb = use_bb;
673     }
674   else
675     return false;
676
677   return true;
678 }
679
680 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
681    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
682    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
683    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
684    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
685    result of the cexpi call we insert before the use statement that
686    dominates all other candidates.  */
687
688 static bool
689 execute_cse_sincos_1 (tree name)
690 {
691   gimple_stmt_iterator gsi;
692   imm_use_iterator use_iter;
693   tree fndecl, res, type;
694   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
695   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
696   VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
697   basic_block top_bb = NULL;
698   int i;
699   bool cfg_changed = false;
700
701   type = TREE_TYPE (name);
702   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
703     {
704       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
705           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
706           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
707           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
708         continue;
709
710       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
711         {
712         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
713           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
714           break;
715
716         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
717           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
718           break;
719
720         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
721           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
722           break;
723
724         default:;
725         }
726     }
727
728   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
729     {
730       VEC_free(gimple, heap, stmts);
731       return false;
732     }
733
734   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
735      the name def statement.  */
736   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
737   if (!fndecl)
738     return false;
739   res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
740   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
741   res = make_ssa_name (res, stmt);
742   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
743
744   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
745   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
746       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
747       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
748     {
749       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
750       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
751     }
752   else
753     {
754       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
755       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
756     }
757   update_stmt (stmt);
758   sincos_stats.inserted++;
759
760   /* And adjust the recorded old call sites.  */
761   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
762     {
763       tree rhs = NULL;
764       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
765
766       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
767         {
768         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
769           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
770           break;
771
772         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
773           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
774           break;
775
776         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
777           rhs = res;
778           break;
779
780         default:;
781           gcc_unreachable ();
782         }
783
784         /* Replace call with a copy.  */
785         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
786
787         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
788         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
789         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
790           cfg_changed = true;
791     }
792
793   VEC_free(gimple, heap, stmts);
794
795   return cfg_changed;
796 }
797
798 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
799    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
800    combines the "window method" with look-up tables.  For an
801    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
802    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
803    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
804    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
805    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
806
807 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
808    multiplications to inline before calling the system library's pow
809    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
810    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
811
812 #ifndef POWI_MAX_MULTS
813 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
814 #endif
815
816 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
817    exponents less than this value are simply looked up in the
818    powi_table below.  This threshold is also used to size the
819    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
820 #define POWI_TABLE_SIZE 256
821
822 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
823    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
824    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
825 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
826
827 /* The following table is an efficient representation of an
828    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
829    value, j, in the table states than an optimal evaluation
830    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
831    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
832    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
833
834 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
835   {
836       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
837       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
838       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
839      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
840      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
841      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
842      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
843      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
844      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
845      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
846      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
847      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
848      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
849      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
850      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
851      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
852      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
853      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
854      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
855      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
856      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
857      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
858      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
859      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
860      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
861     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
862     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
863     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
864     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
865     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
866     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
867     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
868   };
869
870
871 /* Return the number of multiplications required to calculate
872    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
873    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
874    which exponents have already been calculated.  */
875
876 static int
877 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
878 {
879   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
880      doesn't require any additional multiplications.  */
881   if (cache[n])
882     return 0;
883
884   cache[n] = true;
885   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
886          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
887 }
888
889 /* Return the number of multiplications required to calculate
890    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
891    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
892
893 static int
894 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
895 {
896   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
897   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
898   unsigned HOST_WIDE_INT val;
899   int result;
900
901   if (n == 0)
902     return 0;
903
904   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
905   val = (n < 0) ? -n : n;
906
907   /* Initialize the exponent cache.  */
908   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
909   cache[1] = true;
910
911   result = 0;
912
913   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
914     {
915       if (val & 1)
916         {
917           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
918           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
919                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
920           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
921         }
922       else
923         {
924           val >>= 1;
925           result++;
926         }
927     }
928
929   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
930 }
931
932 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
933    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
934    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
935
936 static tree
937 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
938                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
939 {
940   tree op0, op1, ssa_target;
941   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
942   gimple mult_stmt;
943
944   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
945     return cache[n];
946
947   ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
948
949   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
950     {
951       cache[n] = ssa_target;
952       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
953       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
954     }
955   else if (n & 1)
956     {
957       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
958       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
959       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
960     }
961   else
962     {
963       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
964       op1 = op0;
965     }
966
967   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
968   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
969   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
970
971   return ssa_target;
972 }
973
974 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
975    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
976
977 static tree
978 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
979                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
980 {
981   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
982   gimple div_stmt;
983
984   if (n == 0)
985     return build_real (type, dconst1);
986
987   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
988   cache[1] = arg0;
989
990   target = create_tmp_reg (type, "powmult");
991   add_referenced_var (target);
992
993   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
994
995   if (n >= 0)
996     return result;
997
998   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
999   target = make_ssa_name (target, NULL);
1000   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1001                                            build_real (type, dconst1),
1002                                            result);
1003   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1004   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1005
1006   return target;
1007 }
1008
1009 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1010    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1011    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1012    number of multiplications, and return an expession holding the
1013    result.  */
1014
1015 static tree
1016 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1017                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1018 {
1019   /* Avoid largest negative number.  */
1020   if (n != -n
1021       && ((n >= -1 && n <= 2)
1022           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1023               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1024     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1025
1026   return NULL_TREE;
1027 }
1028
1029 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1030    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
1031    variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
1032    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1033    SSA name.  */
1034
1035 static tree
1036 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1037                        tree *var, tree fn, tree arg)
1038 {
1039   gimple call_stmt;
1040   tree ssa_target;
1041
1042   if (!*var)
1043     {
1044       *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
1045       add_referenced_var (*var);
1046     }
1047
1048   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1049   ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
1050   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1051   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1052   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1053
1054   return ssa_target;
1055 }
1056
1057 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1058    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1059    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1060    return the fresh SSA name.*/
1061
1062 static tree
1063 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1064                         tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
1065 {
1066   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1067   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1068   gimple_set_location (stmt, loc);
1069   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1070   return result;
1071 }
1072
1073 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1074    ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
1075    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1076    the fresh SSA name.  */
1077
1078 static inline tree
1079 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1080                       tree target, enum tree_code code, tree arg0)
1081 {
1082   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1083   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1084   gimple_set_location (stmt, loc);
1085   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1086   return result;
1087 }
1088
1089 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1090    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1091    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1092    expession holding the result.  */
1093
1094 static tree
1095 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1096                            tree arg0, tree arg1)
1097 {
1098   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1099   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1100   HOST_WIDE_INT n;
1101   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1102   tree target = NULL_TREE;
1103   enum machine_mode mode;
1104   bool hw_sqrt_exists;
1105
1106   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1107      to be done.  */
1108   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1109     return NULL_TREE;
1110
1111   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1112      multiplication sequence when profitable.  */
1113   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1114   n = real_to_integer (&c);
1115   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1116
1117   if (real_identical (&c, &cint)
1118       && ((n >= -1 && n <= 2)
1119           || (flag_unsafe_math_optimizations
1120               && optimize_insn_for_speed_p ()
1121               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1122     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1123
1124   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1125   type = TREE_TYPE (arg0);
1126   mode = TYPE_MODE (type);
1127   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1128
1129   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1130      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1131      sqrt(-0) = -0.  */
1132   if (sqrtfn
1133       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1134       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1135     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1136
1137   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1138      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1139      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1140      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1141   dconst1_4 = dconst1;
1142   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1143   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1144
1145   if (flag_unsafe_math_optimizations
1146       && sqrtfn
1147       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1148       && hw_sqrt_exists)
1149     {
1150       /* sqrt(x)  */
1151       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1152
1153       /* sqrt(sqrt(x))  */
1154       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1155     }
1156       
1157   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1158      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1159      a hardware sqrt insn.  */
1160   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1161   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1162
1163   if (flag_unsafe_math_optimizations
1164       && sqrtfn
1165       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1166       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1167       && hw_sqrt_exists)
1168     {
1169       /* sqrt(x)  */
1170       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1171
1172       /* sqrt(sqrt(x))  */
1173       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1174
1175       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1176       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1177                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1178     }
1179
1180   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1181      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1182      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1183      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1184      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1185      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1186   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1187   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1188
1189   if (flag_unsafe_math_optimizations
1190       && cbrtfn
1191       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1192       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1193     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1194   
1195   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1196      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1197   dconst1_6 = dconst1_3;
1198   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1199
1200   if (flag_unsafe_math_optimizations
1201       && sqrtfn
1202       && cbrtfn
1203       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1204       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1205       && hw_sqrt_exists
1206       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1207     {
1208       /* sqrt(x)  */
1209       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1210
1211       /* cbrt(sqrt(x))  */
1212       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1213     }
1214
1215   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1216
1217        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1218        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1219
1220      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1221   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1222   n = real_to_integer (&c2);
1223   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1224
1225   if (flag_unsafe_math_optimizations
1226       && sqrtfn
1227       && real_identical (&c2, &cint))
1228     {
1229       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1230
1231       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1232          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1233          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1234       if (abs (n) != 1)
1235         {
1236           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, abs(n/2));
1237           if (!powi_x_ndiv2)
1238             return NULL_TREE;
1239         }
1240
1241       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1242          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1243       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1244
1245       if (abs (n) == 1)
1246         result = sqrt_arg0;
1247       else
1248         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1249                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1250
1251       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1252       if (n < 0)
1253         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1254                                          build_real (type, dconst1), result);
1255       return result;
1256     }
1257
1258   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1259
1260      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1261      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1262
1263      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1264      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1265      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1266      math and positive x or finite math.  */
1267   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1268   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1269   real_round (&c2, mode, &c2);
1270   n = real_to_integer (&c2);
1271   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1272   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1273   real_convert (&c2, mode, &c2);
1274
1275   if (flag_unsafe_math_optimizations
1276       && cbrtfn
1277       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1278       && real_identical (&c2, &c)
1279       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1280       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1281     {
1282       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1283
1284       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1285          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1286          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1287       if (abs (n) >= 3)
1288         {
1289           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1290                                                      abs (n / 3));
1291           if (!powi_x_ndiv3)
1292             return NULL_TREE;
1293         }
1294
1295       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1296          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1297          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1298       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1299
1300       if (abs (n) % 3 == 1)
1301         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1302       else
1303         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1304                                               cbrt_x, cbrt_x);
1305
1306       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1307       if (abs (n) < 3)
1308         result = powi_cbrt_x;
1309       else
1310         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1311                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1312
1313       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1314       if (n < 0)
1315         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1316                                          build_real (type, dconst1), result);
1317
1318       return result;
1319     }
1320
1321   /* No optimizations succeeded.  */
1322   return NULL_TREE;
1323 }
1324
1325 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1326    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1327    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1328    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1329
1330 static tree
1331 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1332 {
1333   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1334   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1335   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1336   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1337
1338   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1339       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1340       || !sqrtfn
1341       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1342     return NULL_TREE;
1343
1344   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1345   add_referenced_var (target);
1346
1347   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1348                                     REALPART_EXPR, arg);
1349   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1350                                     real_part, real_part);
1351   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1352                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1353   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1354                                     imag_part, imag_part);
1355   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1356   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1357
1358   return result;
1359 }
1360
1361 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1362    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1363    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1364
1365 static unsigned int
1366 execute_cse_sincos (void)
1367 {
1368   basic_block bb;
1369   bool cfg_changed = false;
1370
1371   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1372   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1373
1374   FOR_EACH_BB (bb)
1375     {
1376       gimple_stmt_iterator gsi;
1377
1378       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1379         {
1380           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1381           tree fndecl;
1382
1383           if (is_gimple_call (stmt)
1384               && gimple_call_lhs (stmt)
1385               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1386               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1387             {
1388               tree arg, arg0, arg1, result;
1389               HOST_WIDE_INT n;
1390               location_t loc;
1391
1392               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1393                 {
1394                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1395                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1396                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1397                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1398                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1399                     break;
1400
1401                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1402                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1403                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1404                   break;
1405
1406                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1407                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1408                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1409
1410                   loc = gimple_location (stmt);
1411                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1412
1413                   if (result)
1414                     {
1415                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1416                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1417                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1418                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1419                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1420                     }
1421                   break;
1422
1423                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1424                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1425                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1426                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1427                     break;
1428
1429                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1430                   loc = gimple_location (stmt);
1431                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1432
1433                   if (result)
1434                     {
1435                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1436                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1437                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1438                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1439                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1440                     }
1441                   break;
1442
1443                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1444                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1445                   loc = gimple_location (stmt);
1446                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1447
1448                   if (result)
1449                     {
1450                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1451                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1452                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1453                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1454                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1455                     }
1456                   break;
1457
1458                 default:;
1459                 }
1460             }
1461         }
1462     }
1463
1464   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1465                             sincos_stats.inserted);
1466
1467   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1468   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1469 }
1470
1471 static bool
1472 gate_cse_sincos (void)
1473 {
1474   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1475      piggybacks on this pass.  */
1476   return optimize;
1477 }
1478
1479 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1480 {
1481  {
1482   GIMPLE_PASS,
1483   "sincos",                             /* name */
1484   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1485   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1486   NULL,                                 /* sub */
1487   NULL,                                 /* next */
1488   0,                                    /* static_pass_number */
1489   TV_NONE,                              /* tv_id */
1490   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1491   0,                                    /* properties_provided */
1492   0,                                    /* properties_destroyed */
1493   0,                                    /* todo_flags_start */
1494   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1495     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1496  }
1497 };
1498
1499 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1500    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1501    consisting of byte size markers:
1502
1503    0    - byte has the value 0
1504    1..size - byte contains the content of the byte
1505    number indexed with that value minus one  */
1506
1507 struct symbolic_number {
1508   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1509   int size;
1510 };
1511
1512 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1513    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1514    on a symbolic number.  */
1515
1516 static inline bool
1517 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1518                  struct symbolic_number *n,
1519                  int count)
1520 {
1521   if (count % 8 != 0)
1522     return false;
1523
1524   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1525      into the significant bits.  */
1526   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1527     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1528
1529   switch (code)
1530     {
1531     case LSHIFT_EXPR:
1532       n->n <<= count;
1533       break;
1534     case RSHIFT_EXPR:
1535       n->n >>= count;
1536       break;
1537     case LROTATE_EXPR:
1538       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1539       break;
1540     case RROTATE_EXPR:
1541       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1542       break;
1543     default:
1544       return false;
1545     }
1546   /* Zero unused bits for size.  */
1547   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1548     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1549   return true;
1550 }
1551
1552 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1553    statement STMT.  */
1554
1555 static inline bool
1556 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1557 {
1558   tree lhs_type;
1559
1560   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1561
1562   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1563     return false;
1564
1565   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1566     return false;
1567
1568   return true;
1569 }
1570
1571 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1572    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1573    operation could successfully be executed the function returns the
1574    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1575
1576 static tree
1577 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1578 {
1579   enum tree_code code;
1580   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1581   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1582   tree source_expr1;
1583   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1584
1585   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1586     return NULL_TREE;
1587
1588   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1589
1590   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1591     return NULL_TREE;
1592
1593   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1594   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1595   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1596
1597   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1598     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1599
1600   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1601      operand.  */
1602
1603   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1604       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1605           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1606     {
1607       if (code != BIT_AND_EXPR
1608           && code != LSHIFT_EXPR
1609           && code != RSHIFT_EXPR
1610           && code != LROTATE_EXPR
1611           && code != RROTATE_EXPR
1612           && code != NOP_EXPR
1613           && code != CONVERT_EXPR)
1614         return NULL_TREE;
1615
1616       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1617
1618       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1619          to initialize the symbolic number.  */
1620       if (!source_expr1)
1621         {
1622           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1623              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1624              order byte is set to n->size and the lowest order
1625              byte to 1.  */
1626           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1627           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1628             return NULL_TREE;
1629           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1630           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1631                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1632
1633           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1634             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1635                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1636
1637           source_expr1 = rhs1;
1638         }
1639
1640       switch (code)
1641         {
1642         case BIT_AND_EXPR:
1643           {
1644             int i;
1645             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1646             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1647
1648             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1649             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1650               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1651                 return NULL_TREE;
1652
1653             n->n &= val;
1654           }
1655           break;
1656         case LSHIFT_EXPR:
1657         case RSHIFT_EXPR:
1658         case LROTATE_EXPR:
1659         case RROTATE_EXPR:
1660           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1661             return NULL_TREE;
1662           break;
1663         CASE_CONVERT:
1664           {
1665             int type_size;
1666
1667             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1668             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1669               return NULL_TREE;
1670
1671             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1672               {
1673                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1674                    belonging to the target type.  */
1675                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1676               }
1677             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1678           }
1679           break;
1680         default:
1681           return NULL_TREE;
1682         };
1683       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1684     }
1685
1686   /* Handle binary rhs.  */
1687
1688   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1689     {
1690       struct symbolic_number n1, n2;
1691       tree source_expr2;
1692
1693       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1694         return NULL_TREE;
1695
1696       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1697         return NULL_TREE;
1698
1699       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1700
1701       switch (code)
1702         {
1703         case BIT_IOR_EXPR:
1704           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1705
1706           if (!source_expr1)
1707             return NULL_TREE;
1708
1709           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1710
1711           if (source_expr1 != source_expr2
1712               || n1.size != n2.size)
1713             return NULL_TREE;
1714
1715           n->size = n1.size;
1716           n->n = n1.n | n2.n;
1717
1718           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1719             return NULL_TREE;
1720
1721           break;
1722         default:
1723           return NULL_TREE;
1724         }
1725       return source_expr1;
1726     }
1727   return NULL_TREE;
1728 }
1729
1730 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1731    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1732    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1733
1734 static tree
1735 find_bswap (gimple stmt)
1736 {
1737 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1738    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1739    to the size of the symbolic number before using it.  */
1740   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1741     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1742     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1743
1744   struct symbolic_number n;
1745   tree source_expr;
1746   int limit;
1747
1748   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1749      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1750      increase that number by three  here in order to also
1751      cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
1752      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
1753   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
1754   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
1755   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
1756
1757   if (!source_expr)
1758     return NULL_TREE;
1759
1760   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1761   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1762     {
1763       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1764         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1765
1766       n.n &= mask;
1767       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1768     }
1769
1770   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1771      with the largest digit in the highest order byte.  */
1772   if (cmp != n.n)
1773     return NULL_TREE;
1774
1775   return source_expr;
1776 }
1777
1778 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1779    builtin invokation.  */
1780
1781 static unsigned int
1782 execute_optimize_bswap (void)
1783 {
1784   basic_block bb;
1785   bool bswap32_p, bswap64_p;
1786   bool changed = false;
1787   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1788
1789   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1790     return 0;
1791
1792   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1793     return 0;
1794
1795   bswap32_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32]
1796                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1797   bswap64_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64]
1798                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1799                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1800
1801   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1802     return 0;
1803
1804   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1805      assumes that the return and argument type are the same.  */
1806   if (bswap32_p)
1807     {
1808       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1809       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1810     }
1811
1812   if (bswap64_p)
1813     {
1814       tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1815       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1816     }
1817
1818   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1819
1820   FOR_EACH_BB (bb)
1821     {
1822       gimple_stmt_iterator gsi;
1823
1824       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1825         {
1826           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1827           tree bswap_src, bswap_type;
1828           tree bswap_tmp;
1829           tree fndecl = NULL_TREE;
1830           int type_size;
1831           gimple call;
1832
1833           if (!is_gimple_assign (stmt)
1834               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1835             continue;
1836
1837           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1838
1839           switch (type_size)
1840             {
1841             case 32:
1842               if (bswap32_p)
1843                 {
1844                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
1845                   bswap_type = bswap32_type;
1846                 }
1847               break;
1848             case 64:
1849               if (bswap64_p)
1850                 {
1851                   fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
1852                   bswap_type = bswap64_type;
1853                 }
1854               break;
1855             default:
1856               continue;
1857             }
1858
1859           if (!fndecl)
1860             continue;
1861
1862           bswap_src = find_bswap (stmt);
1863
1864           if (!bswap_src)
1865             continue;
1866
1867           changed = true;
1868           if (type_size == 32)
1869             bswap_stats.found_32bit++;
1870           else
1871             bswap_stats.found_64bit++;
1872
1873           bswap_tmp = bswap_src;
1874
1875           /* Convert the src expression if necessary.  */
1876           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1877             {
1878               gimple convert_stmt;
1879
1880               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1881               add_referenced_var (bswap_tmp);
1882               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1883
1884               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1885                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1886               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1887             }
1888
1889           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1890
1891           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1892
1893           /* Convert the result if necessary.  */
1894           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1895             {
1896               gimple convert_stmt;
1897
1898               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1899               add_referenced_var (bswap_tmp);
1900               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1901               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1902                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1903               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1904             }
1905
1906           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1907
1908           if (dump_file)
1909             {
1910               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1911                        (int)type_size);
1912               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1913             }
1914
1915           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1916           gsi_remove (&gsi, true);
1917         }
1918     }
1919
1920   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1921                             bswap_stats.found_32bit);
1922   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1923                             bswap_stats.found_64bit);
1924
1925   return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1926           | TODO_verify_stmts : 0);
1927 }
1928
1929 static bool
1930 gate_optimize_bswap (void)
1931 {
1932   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1933 }
1934
1935 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1936 {
1937  {
1938   GIMPLE_PASS,
1939   "bswap",                              /* name */
1940   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1941   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1942   NULL,                                 /* sub */
1943   NULL,                                 /* next */
1944   0,                                    /* static_pass_number */
1945   TV_NONE,                              /* tv_id */
1946   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1947   0,                                    /* properties_provided */
1948   0,                                    /* properties_destroyed */
1949   0,                                    /* todo_flags_start */
1950   0                                     /* todo_flags_finish */
1951  }
1952 };
1953
1954 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication.
1955    There are two cases:
1956
1957      - RHS makes some value twice as wide.  Store that value in *NEW_RHS_OUT
1958        if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1959
1960      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1961        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1962
1963 static bool
1964 is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
1965 {
1966   gimple stmt;
1967   tree type, type1, rhs1;
1968   enum tree_code rhs_code;
1969
1970   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
1971     {
1972       type = TREE_TYPE (rhs);
1973       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
1974       if (!is_gimple_assign (stmt))
1975         return false;
1976
1977       rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1978       if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
1979           ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
1980           : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
1981         return false;
1982
1983       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1984       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
1985       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
1986           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 != TYPE_PRECISION (type))
1987         return false;
1988
1989       *new_rhs_out = rhs1;
1990       *type_out = type1;
1991       return true;
1992     }
1993
1994   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
1995     {
1996       *new_rhs_out = rhs;
1997       *type_out = NULL;
1998       return true;
1999     }
2000
2001   return false;
2002 }
2003
2004 /* Return true if STMT performs a widening multiplication.  If so,
2005    store the unwidened types of the operands in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT
2006    respectively.  Also fill *RHS1_OUT and *RHS2_OUT such that converting
2007    those operands to types *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT would give the
2008    operands of the multiplication.  */
2009
2010 static bool
2011 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2012                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2013                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2014 {
2015   tree type;
2016
2017   type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2018   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2019       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2020     return false;
2021
2022   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out, rhs1_out))
2023     return false;
2024
2025   if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out, rhs2_out))
2026     return false;
2027
2028   if (*type1_out == NULL)
2029     {
2030       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2031         return false;
2032       *type1_out = *type2_out;
2033     }
2034
2035   if (*type2_out == NULL)
2036     {
2037       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2038         return false;
2039       *type2_out = *type1_out;
2040     }
2041
2042   return true;
2043 }
2044
2045 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2046    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2047    value is true iff we converted the statement.  */
2048
2049 static bool
2050 convert_mult_to_widen (gimple stmt)
2051 {
2052   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
2053   enum insn_code handler;
2054
2055   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2056   type = TREE_TYPE (lhs);
2057   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2058     return false;
2059
2060   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2061     return false;
2062
2063   if (TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2))
2064     handler = optab_handler (umul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2065   else if (!TYPE_UNSIGNED (type1) && !TYPE_UNSIGNED (type2))
2066     handler = optab_handler (smul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2067   else
2068     handler = optab_handler (usmul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
2069
2070   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2071     return false;
2072
2073   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, fold_convert (type1, rhs1));
2074   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, fold_convert (type2, rhs2));
2075   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2076   update_stmt (stmt);
2077   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2078   return true;
2079 }
2080
2081 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2082    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2083    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2084    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2085    is true iff we converted the statement.  */
2086
2087 static bool
2088 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2089                             enum tree_code code)
2090 {
2091   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2092   tree type, type1, type2;
2093   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2094   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2095   optab this_optab;
2096   enum tree_code wmult_code;
2097
2098   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2099   type = TREE_TYPE (lhs);
2100   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2101       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2102     return false;
2103
2104   if (code == MINUS_EXPR)
2105     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2106   else
2107     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2108
2109   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2110   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2111
2112   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2113     {
2114       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2115       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2116         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2117     }
2118   else
2119     return false;
2120
2121   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2122     {
2123       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2124       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2125         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2126     }
2127   else
2128     return false;
2129
2130   if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == MULT_EXPR)
2131     {
2132       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2133                                &type2, &mult_rhs2))
2134         return false;
2135       add_rhs = rhs2;
2136     }
2137   else if (rhs2_code == MULT_EXPR)
2138     {
2139       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2140                                &type2, &mult_rhs2))
2141         return false;
2142       add_rhs = rhs1;
2143     }
2144   else if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2145     {
2146       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2147       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs1_stmt);
2148       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2149       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2150       add_rhs = rhs2;
2151     }
2152   else if (rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2153     {
2154       mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2155       mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs2_stmt);
2156       type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
2157       type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
2158       add_rhs = rhs1;
2159     }
2160   else
2161     return false;
2162
2163   if (TYPE_UNSIGNED (type1) != TYPE_UNSIGNED (type2))
2164     return false;
2165
2166   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2167      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2168      this transformation is likely to pessimize code.  */
2169   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, type1, optab_default);
2170   if (optab_handler (this_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2171     return false;
2172
2173   /* ??? May need some type verification here?  */
2174
2175   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code,
2176                                     fold_convert (type1, mult_rhs1),
2177                                     fold_convert (type2, mult_rhs2),
2178                                     add_rhs);
2179   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2180   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2181   return true;
2182 }
2183
2184 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2185    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2186    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2187
2188 static bool
2189 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2190 {
2191   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2192   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2193   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2194   use_operand_p use_p;
2195   imm_use_iterator imm_iter;
2196
2197   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2198       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2199     return false;
2200
2201   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2202   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2203       && (TYPE_PRECISION (type)
2204           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2205     return false;
2206
2207   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2208      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2209   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2210     return false;
2211
2212   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2213      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2214      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2215      as an addition.  */
2216   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2217     {
2218       enum tree_code use_code;
2219       tree result = mul_result;
2220       bool negate_p = false;
2221
2222       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2223
2224       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2225         continue;
2226
2227       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2228          we would want to support sinking the multiplication in
2229          m = a*b;
2230          if ()
2231            ma = m + c;
2232          else
2233            d = m;
2234          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2235          else block.  */
2236       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2237         return false;
2238
2239       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2240         return false;
2241
2242       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2243
2244       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2245       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2246         {
2247           ssa_op_iter iter;
2248           use_operand_p usep;
2249
2250           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2251
2252           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2253              single transformation.  */
2254           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2255                                &use_p, &neguse_stmt))
2256             return false;
2257
2258           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2259           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2260             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2261               return false;
2262
2263           /* Re-validate.  */
2264           use_stmt = neguse_stmt;
2265           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2266             return false;
2267           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2268             return false;
2269
2270           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2271           negate_p = true;
2272         }
2273
2274       switch (use_code)
2275         {
2276         case MINUS_EXPR:
2277           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2278             negate_p = !negate_p;
2279           break;
2280         case PLUS_EXPR:
2281           break;
2282         default:
2283           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2284           return false;
2285         }
2286
2287       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2288       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2289         return false;
2290
2291       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2292          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2293          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2294          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2295          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2296          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2297          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2298          independant and could be run in parallel.  */
2299     }
2300
2301   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2302     {
2303       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2304       enum tree_code use_code;
2305       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2306       bool negate_p = false;
2307
2308       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2309         continue;
2310
2311       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2312       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2313         {
2314           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2315           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2316           gsi_remove (&gsi, true);
2317           release_defs (use_stmt);
2318
2319           use_stmt = neguse_stmt;
2320           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2321           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2322           negate_p = true;
2323         }
2324
2325       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2326         {
2327           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2328           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2329           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2330             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2331                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2332                                                       type, addop),
2333                                               true, NULL_TREE, true,
2334                                               GSI_SAME_STMT);
2335         }
2336       else
2337         {
2338           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2339           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2340           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2341             negate_p = !negate_p;
2342         }
2343
2344       if (negate_p)
2345         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2346                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2347                                                    type, mulop1),
2348                                            true, NULL_TREE, true,
2349                                            GSI_SAME_STMT);
2350
2351       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2352                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2353                                                 mulop1, op2,
2354                                                 addop);
2355       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2356       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2357     }
2358
2359   return true;
2360 }
2361
2362 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2363    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2364    where appropriate.  */
2365
2366 static unsigned int
2367 execute_optimize_widening_mul (void)
2368 {
2369   basic_block bb;
2370   bool cfg_changed = false;
2371
2372   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2373
2374   FOR_EACH_BB (bb)
2375     {
2376       gimple_stmt_iterator gsi;
2377
2378       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2379         {
2380           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2381           enum tree_code code;
2382
2383           if (is_gimple_assign (stmt))
2384             {
2385               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2386               switch (code)
2387                 {
2388                 case MULT_EXPR:
2389                   if (!convert_mult_to_widen (stmt)
2390                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2391                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2392                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2393                     {
2394                       gsi_remove (&gsi, true);
2395                       release_defs (stmt);
2396                       continue;
2397                     }
2398                   break;
2399
2400                 case PLUS_EXPR:
2401                 case MINUS_EXPR:
2402                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2403                   break;
2404
2405                 default:;
2406                 }
2407             }
2408           else if (is_gimple_call (stmt)
2409                    && gimple_call_lhs (stmt))
2410             {
2411               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2412               if (fndecl
2413                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2414                 {
2415                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2416                     {
2417                       case BUILT_IN_POWF:
2418                       case BUILT_IN_POW:
2419                       case BUILT_IN_POWL:
2420                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2421                             && REAL_VALUES_EQUAL
2422                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2423                                   dconst2)
2424                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2425                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2426                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2427                           {
2428                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2429                             gsi_remove (&gsi, true);
2430                             release_defs (stmt);
2431                             if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2432                               cfg_changed = true;
2433                             continue;
2434                           }
2435                           break;
2436
2437                       default:;
2438                     }
2439                 }
2440             }
2441           gsi_next (&gsi);
2442         }
2443     }
2444
2445   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2446                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2447   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2448                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2449   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2450                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2451
2452   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2453 }
2454
2455 static bool
2456 gate_optimize_widening_mul (void)
2457 {
2458   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2459 }
2460
2461 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2462 {
2463  {
2464   GIMPLE_PASS,
2465   "widening_mul",                       /* name */
2466   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2467   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2468   NULL,                                 /* sub */
2469   NULL,                                 /* next */
2470   0,                                    /* static_pass_number */
2471   TV_NONE,                              /* tv_id */
2472   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2473   0,                                    /* properties_provided */
2474   0,                                    /* properties_destroyed */
2475   0,                                    /* todo_flags_start */
2476   TODO_verify_ssa
2477   | TODO_verify_stmts
2478   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2479  }
2480 };