OSDN Git Service

2010-07-24 Tobias Burnus <burnus@net-b.de>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-reassoc.c
1 /* Reassociation for trees.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Daniel Berlin <dan@dberlin.org>
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify
8 it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
10 any later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful,
13 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 GNU General Public License for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "basic-block.h"
27 #include "tree-pretty-print.h"
28 #include "gimple-pretty-print.h"
29 #include "tree-inline.h"
30 #include "tree-flow.h"
31 #include "gimple.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "tree-iterator.h"
35 #include "tree-pass.h"
36 #include "alloc-pool.h"
37 #include "vec.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "pointer-set.h"
40 #include "cfgloop.h"
41 #include "flags.h"
42
43 /*  This is a simple global reassociation pass.  It is, in part, based
44     on the LLVM pass of the same name (They do some things more/less
45     than we do, in different orders, etc).
46
47     It consists of five steps:
48
49     1. Breaking up subtract operations into addition + negate, where
50     it would promote the reassociation of adds.
51
52     2. Left linearization of the expression trees, so that (A+B)+(C+D)
53     becomes (((A+B)+C)+D), which is easier for us to rewrite later.
54     During linearization, we place the operands of the binary
55     expressions into a vector of operand_entry_t
56
57     3. Optimization of the operand lists, eliminating things like a +
58     -a, a & a, etc.
59
60     4. Rewrite the expression trees we linearized and optimized so
61     they are in proper rank order.
62
63     5. Repropagate negates, as nothing else will clean it up ATM.
64
65     A bit of theory on #4, since nobody seems to write anything down
66     about why it makes sense to do it the way they do it:
67
68     We could do this much nicer theoretically, but don't (for reasons
69     explained after how to do it theoretically nice :P).
70
71     In order to promote the most redundancy elimination, you want
72     binary expressions whose operands are the same rank (or
73     preferably, the same value) exposed to the redundancy eliminator,
74     for possible elimination.
75
76     So the way to do this if we really cared, is to build the new op
77     tree from the leaves to the roots, merging as you go, and putting the
78     new op on the end of the worklist, until you are left with one
79     thing on the worklist.
80
81     IE if you have to rewrite the following set of operands (listed with
82     rank in parentheses), with opcode PLUS_EXPR:
83
84     a (1),  b (1),  c (1),  d (2), e (2)
85
86
87     We start with our merge worklist empty, and the ops list with all of
88     those on it.
89
90     You want to first merge all leaves of the same rank, as much as
91     possible.
92
93     So first build a binary op of
94
95     mergetmp = a + b, and put "mergetmp" on the merge worklist.
96
97     Because there is no three operand form of PLUS_EXPR, c is not going to
98     be exposed to redundancy elimination as a rank 1 operand.
99
100     So you might as well throw it on the merge worklist (you could also
101     consider it to now be a rank two operand, and merge it with d and e,
102     but in this case, you then have evicted e from a binary op. So at
103     least in this situation, you can't win.)
104
105     Then build a binary op of d + e
106     mergetmp2 = d + e
107
108     and put mergetmp2 on the merge worklist.
109
110     so merge worklist = {mergetmp, c, mergetmp2}
111
112     Continue building binary ops of these operations until you have only
113     one operation left on the worklist.
114
115     So we have
116
117     build binary op
118     mergetmp3 = mergetmp + c
119
120     worklist = {mergetmp2, mergetmp3}
121
122     mergetmp4 = mergetmp2 + mergetmp3
123
124     worklist = {mergetmp4}
125
126     because we have one operation left, we can now just set the original
127     statement equal to the result of that operation.
128
129     This will at least expose a + b  and d + e to redundancy elimination
130     as binary operations.
131
132     For extra points, you can reuse the old statements to build the
133     mergetmps, since you shouldn't run out.
134
135     So why don't we do this?
136
137     Because it's expensive, and rarely will help.  Most trees we are
138     reassociating have 3 or less ops.  If they have 2 ops, they already
139     will be written into a nice single binary op.  If you have 3 ops, a
140     single simple check suffices to tell you whether the first two are of the
141     same rank.  If so, you know to order it
142
143     mergetmp = op1 + op2
144     newstmt = mergetmp + op3
145
146     instead of
147     mergetmp = op2 + op3
148     newstmt = mergetmp + op1
149
150     If all three are of the same rank, you can't expose them all in a
151     single binary operator anyway, so the above is *still* the best you
152     can do.
153
154     Thus, this is what we do.  When we have three ops left, we check to see
155     what order to put them in, and call it a day.  As a nod to vector sum
156     reduction, we check if any of the ops are really a phi node that is a
157     destructive update for the associating op, and keep the destructive
158     update together for vector sum reduction recognition.  */
159
160
161 /* Statistics */
162 static struct
163 {
164   int linearized;
165   int constants_eliminated;
166   int ops_eliminated;
167   int rewritten;
168 } reassociate_stats;
169
170 /* Operator, rank pair.  */
171 typedef struct operand_entry
172 {
173   unsigned int rank;
174   int id;
175   tree op;
176 } *operand_entry_t;
177
178 static alloc_pool operand_entry_pool;
179
180 /* This is used to assign a unique ID to each struct operand_entry
181    so that qsort results are identical on different hosts.  */
182 static int next_operand_entry_id;
183
184 /* Starting rank number for a given basic block, so that we can rank
185    operations using unmovable instructions in that BB based on the bb
186    depth.  */
187 static long *bb_rank;
188
189 /* Operand->rank hashtable.  */
190 static struct pointer_map_t *operand_rank;
191
192
193 /* Look up the operand rank structure for expression E.  */
194
195 static inline long
196 find_operand_rank (tree e)
197 {
198   void **slot = pointer_map_contains (operand_rank, e);
199   return slot ? (long) (intptr_t) *slot : -1;
200 }
201
202 /* Insert {E,RANK} into the operand rank hashtable.  */
203
204 static inline void
205 insert_operand_rank (tree e, long rank)
206 {
207   void **slot;
208   gcc_assert (rank > 0);
209   slot = pointer_map_insert (operand_rank, e);
210   gcc_assert (!*slot);
211   *slot = (void *) (intptr_t) rank;
212 }
213
214 /* Given an expression E, return the rank of the expression.  */
215
216 static long
217 get_rank (tree e)
218 {
219   /* Constants have rank 0.  */
220   if (is_gimple_min_invariant (e))
221     return 0;
222
223   /* SSA_NAME's have the rank of the expression they are the result
224      of.
225      For globals and uninitialized values, the rank is 0.
226      For function arguments, use the pre-setup rank.
227      For PHI nodes, stores, asm statements, etc, we use the rank of
228      the BB.
229      For simple operations, the rank is the maximum rank of any of
230      its operands, or the bb_rank, whichever is less.
231      I make no claims that this is optimal, however, it gives good
232      results.  */
233
234   if (TREE_CODE (e) == SSA_NAME)
235     {
236       gimple stmt;
237       long rank, maxrank;
238       int i, n;
239
240       if (TREE_CODE (SSA_NAME_VAR (e)) == PARM_DECL
241           && SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (e))
242         return find_operand_rank (e);
243
244       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (e);
245       if (gimple_bb (stmt) == NULL)
246         return 0;
247
248       if (!is_gimple_assign (stmt)
249           || gimple_vdef (stmt))
250         return bb_rank[gimple_bb (stmt)->index];
251
252       /* If we already have a rank for this expression, use that.  */
253       rank = find_operand_rank (e);
254       if (rank != -1)
255         return rank;
256
257       /* Otherwise, find the maximum rank for the operands, or the bb
258          rank, whichever is less.   */
259       rank = 0;
260       maxrank = bb_rank[gimple_bb(stmt)->index];
261       if (gimple_assign_single_p (stmt))
262         {
263           tree rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
264           n = TREE_OPERAND_LENGTH (rhs);
265           if (n == 0)
266             rank = MAX (rank, get_rank (rhs));
267           else
268             {
269               for (i = 0;
270                    i < n && TREE_OPERAND (rhs, i) && rank != maxrank; i++)
271                 rank = MAX(rank, get_rank (TREE_OPERAND (rhs, i)));
272             }
273         }
274       else
275         {
276           n = gimple_num_ops (stmt);
277           for (i = 1; i < n && rank != maxrank; i++)
278             {
279               gcc_assert (gimple_op (stmt, i));
280               rank = MAX(rank, get_rank (gimple_op (stmt, i)));
281             }
282         }
283
284       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
285         {
286           fprintf (dump_file, "Rank for ");
287           print_generic_expr (dump_file, e, 0);
288           fprintf (dump_file, " is %ld\n", (rank + 1));
289         }
290
291       /* Note the rank in the hashtable so we don't recompute it.  */
292       insert_operand_rank (e, (rank + 1));
293       return (rank + 1);
294     }
295
296   /* Globals, etc,  are rank 0 */
297   return 0;
298 }
299
300 DEF_VEC_P(operand_entry_t);
301 DEF_VEC_ALLOC_P(operand_entry_t, heap);
302
303 /* We want integer ones to end up last no matter what, since they are
304    the ones we can do the most with.  */
305 #define INTEGER_CONST_TYPE 1 << 3
306 #define FLOAT_CONST_TYPE 1 << 2
307 #define OTHER_CONST_TYPE 1 << 1
308
309 /* Classify an invariant tree into integer, float, or other, so that
310    we can sort them to be near other constants of the same type.  */
311 static inline int
312 constant_type (tree t)
313 {
314   if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (t)))
315     return INTEGER_CONST_TYPE;
316   else if (SCALAR_FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (t)))
317     return FLOAT_CONST_TYPE;
318   else
319     return OTHER_CONST_TYPE;
320 }
321
322 /* qsort comparison function to sort operand entries PA and PB by rank
323    so that the sorted array is ordered by rank in decreasing order.  */
324 static int
325 sort_by_operand_rank (const void *pa, const void *pb)
326 {
327   const operand_entry_t oea = *(const operand_entry_t *)pa;
328   const operand_entry_t oeb = *(const operand_entry_t *)pb;
329
330   /* It's nicer for optimize_expression if constants that are likely
331      to fold when added/multiplied//whatever are put next to each
332      other.  Since all constants have rank 0, order them by type.  */
333   if (oeb->rank == 0 &&  oea->rank == 0)
334     {
335       if (constant_type (oeb->op) != constant_type (oea->op))
336         return constant_type (oeb->op) - constant_type (oea->op);
337       else
338         /* To make sorting result stable, we use unique IDs to determine
339            order.  */
340         return oeb->id - oea->id;
341     }
342
343   /* Lastly, make sure the versions that are the same go next to each
344      other.  We use SSA_NAME_VERSION because it's stable.  */
345   if ((oeb->rank - oea->rank == 0)
346       && TREE_CODE (oea->op) == SSA_NAME
347       && TREE_CODE (oeb->op) == SSA_NAME)
348     {
349       if (SSA_NAME_VERSION (oeb->op) != SSA_NAME_VERSION (oea->op))
350         return SSA_NAME_VERSION (oeb->op) - SSA_NAME_VERSION (oea->op);
351       else
352         return oeb->id - oea->id;
353     }
354
355   if (oeb->rank != oea->rank)
356     return oeb->rank - oea->rank;
357   else
358     return oeb->id - oea->id;
359 }
360
361 /* Add an operand entry to *OPS for the tree operand OP.  */
362
363 static void
364 add_to_ops_vec (VEC(operand_entry_t, heap) **ops, tree op)
365 {
366   operand_entry_t oe = (operand_entry_t) pool_alloc (operand_entry_pool);
367
368   oe->op = op;
369   oe->rank = get_rank (op);
370   oe->id = next_operand_entry_id++;
371   VEC_safe_push (operand_entry_t, heap, *ops, oe);
372 }
373
374 /* Return true if STMT is reassociable operation containing a binary
375    operation with tree code CODE, and is inside LOOP.  */
376
377 static bool
378 is_reassociable_op (gimple stmt, enum tree_code code, struct loop *loop)
379 {
380   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
381
382   if (gimple_bb (stmt) == NULL)
383     return false;
384
385   if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
386     return false;
387
388   if (is_gimple_assign (stmt)
389       && gimple_assign_rhs_code (stmt) == code
390       && has_single_use (gimple_assign_lhs (stmt)))
391     return true;
392
393   return false;
394 }
395
396
397 /* Given NAME, if NAME is defined by a unary operation OPCODE, return the
398    operand of the negate operation.  Otherwise, return NULL.  */
399
400 static tree
401 get_unary_op (tree name, enum tree_code opcode)
402 {
403   gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
404
405   if (!is_gimple_assign (stmt))
406     return NULL_TREE;
407
408   if (gimple_assign_rhs_code (stmt) == opcode)
409     return gimple_assign_rhs1 (stmt);
410   return NULL_TREE;
411 }
412
413 /* If CURR and LAST are a pair of ops that OPCODE allows us to
414    eliminate through equivalences, do so, remove them from OPS, and
415    return true.  Otherwise, return false.  */
416
417 static bool
418 eliminate_duplicate_pair (enum tree_code opcode,
419                           VEC (operand_entry_t, heap) **ops,
420                           bool *all_done,
421                           unsigned int i,
422                           operand_entry_t curr,
423                           operand_entry_t last)
424 {
425
426   /* If we have two of the same op, and the opcode is & |, min, or max,
427      we can eliminate one of them.
428      If we have two of the same op, and the opcode is ^, we can
429      eliminate both of them.  */
430
431   if (last && last->op == curr->op)
432     {
433       switch (opcode)
434         {
435         case MAX_EXPR:
436         case MIN_EXPR:
437         case BIT_IOR_EXPR:
438         case BIT_AND_EXPR:
439           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
440             {
441               fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
442               print_generic_expr (dump_file, curr->op, 0);
443               fprintf (dump_file, " [&|minmax] ");
444               print_generic_expr (dump_file, last->op, 0);
445               fprintf (dump_file, " -> ");
446               print_generic_stmt (dump_file, last->op, 0);
447             }
448
449           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i);
450           reassociate_stats.ops_eliminated ++;
451
452           return true;
453
454         case BIT_XOR_EXPR:
455           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
456             {
457               fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
458               print_generic_expr (dump_file, curr->op, 0);
459               fprintf (dump_file, " ^ ");
460               print_generic_expr (dump_file, last->op, 0);
461               fprintf (dump_file, " -> nothing\n");
462             }
463
464           reassociate_stats.ops_eliminated += 2;
465
466           if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) == 2)
467             {
468               VEC_free (operand_entry_t, heap, *ops);
469               *ops = NULL;
470               add_to_ops_vec (ops, fold_convert (TREE_TYPE (last->op),
471                                                  integer_zero_node));
472               *all_done = true;
473             }
474           else
475             {
476               VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i-1);
477               VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i-1);
478             }
479
480           return true;
481
482         default:
483           break;
484         }
485     }
486   return false;
487 }
488
489 static VEC(tree, heap) *plus_negates;
490
491 /* If OPCODE is PLUS_EXPR, CURR->OP is a negate expression or a bitwise not
492    expression, look in OPS for a corresponding positive operation to cancel
493    it out.  If we find one, remove the other from OPS, replace
494    OPS[CURRINDEX] with 0 or -1, respectively, and return true.  Otherwise,
495    return false. */
496
497 static bool
498 eliminate_plus_minus_pair (enum tree_code opcode,
499                            VEC (operand_entry_t, heap) **ops,
500                            unsigned int currindex,
501                            operand_entry_t curr)
502 {
503   tree negateop;
504   tree notop;
505   unsigned int i;
506   operand_entry_t oe;
507
508   if (opcode != PLUS_EXPR || TREE_CODE (curr->op) != SSA_NAME)
509     return false;
510
511   negateop = get_unary_op (curr->op, NEGATE_EXPR);
512   notop = get_unary_op (curr->op, BIT_NOT_EXPR);
513   if (negateop == NULL_TREE && notop == NULL_TREE)
514     return false;
515
516   /* Any non-negated version will have a rank that is one less than
517      the current rank.  So once we hit those ranks, if we don't find
518      one, we can stop.  */
519
520   for (i = currindex + 1;
521        VEC_iterate (operand_entry_t, *ops, i, oe)
522        && oe->rank >= curr->rank - 1 ;
523        i++)
524     {
525       if (oe->op == negateop)
526         {
527
528           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
529             {
530               fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
531               print_generic_expr (dump_file, negateop, 0);
532               fprintf (dump_file, " + -");
533               print_generic_expr (dump_file, oe->op, 0);
534               fprintf (dump_file, " -> 0\n");
535             }
536
537           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i);
538           add_to_ops_vec (ops, fold_convert(TREE_TYPE (oe->op),
539                                             integer_zero_node));
540           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, currindex);
541           reassociate_stats.ops_eliminated ++;
542
543           return true;
544         }
545       else if (oe->op == notop)
546         {
547           tree op_type = TREE_TYPE (oe->op);
548
549           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
550             {
551               fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
552               print_generic_expr (dump_file, notop, 0);
553               fprintf (dump_file, " + ~");
554               print_generic_expr (dump_file, oe->op, 0);
555               fprintf (dump_file, " -> -1\n");
556             }
557
558           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i);
559           add_to_ops_vec (ops, build_int_cst_type (op_type, -1));
560           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, currindex);
561           reassociate_stats.ops_eliminated ++;
562
563           return true;
564         }
565     }
566
567   /* CURR->OP is a negate expr in a plus expr: save it for later
568      inspection in repropagate_negates().  */
569   if (negateop != NULL_TREE)
570     VEC_safe_push (tree, heap, plus_negates, curr->op);
571
572   return false;
573 }
574
575 /* If OPCODE is BIT_IOR_EXPR, BIT_AND_EXPR, and, CURR->OP is really a
576    bitwise not expression, look in OPS for a corresponding operand to
577    cancel it out.  If we find one, remove the other from OPS, replace
578    OPS[CURRINDEX] with 0, and return true.  Otherwise, return
579    false. */
580
581 static bool
582 eliminate_not_pairs (enum tree_code opcode,
583                      VEC (operand_entry_t, heap) **ops,
584                      unsigned int currindex,
585                      operand_entry_t curr)
586 {
587   tree notop;
588   unsigned int i;
589   operand_entry_t oe;
590
591   if ((opcode != BIT_IOR_EXPR && opcode != BIT_AND_EXPR)
592       || TREE_CODE (curr->op) != SSA_NAME)
593     return false;
594
595   notop = get_unary_op (curr->op, BIT_NOT_EXPR);
596   if (notop == NULL_TREE)
597     return false;
598
599   /* Any non-not version will have a rank that is one less than
600      the current rank.  So once we hit those ranks, if we don't find
601      one, we can stop.  */
602
603   for (i = currindex + 1;
604        VEC_iterate (operand_entry_t, *ops, i, oe)
605        && oe->rank >= curr->rank - 1;
606        i++)
607     {
608       if (oe->op == notop)
609         {
610           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
611             {
612               fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
613               print_generic_expr (dump_file, notop, 0);
614               if (opcode == BIT_AND_EXPR)
615                 fprintf (dump_file, " & ~");
616               else if (opcode == BIT_IOR_EXPR)
617                 fprintf (dump_file, " | ~");
618               print_generic_expr (dump_file, oe->op, 0);
619               if (opcode == BIT_AND_EXPR)
620                 fprintf (dump_file, " -> 0\n");
621               else if (opcode == BIT_IOR_EXPR)
622                 fprintf (dump_file, " -> -1\n");
623             }
624
625           if (opcode == BIT_AND_EXPR)
626             oe->op = fold_convert (TREE_TYPE (oe->op), integer_zero_node);
627           else if (opcode == BIT_IOR_EXPR)
628             oe->op = build_low_bits_mask (TREE_TYPE (oe->op),
629                                           TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (oe->op)));
630
631           reassociate_stats.ops_eliminated
632             += VEC_length (operand_entry_t, *ops) - 1;
633           VEC_free (operand_entry_t, heap, *ops);
634           *ops = NULL;
635           VEC_safe_push (operand_entry_t, heap, *ops, oe);
636           return true;
637         }
638     }
639
640   return false;
641 }
642
643 /* Use constant value that may be present in OPS to try to eliminate
644    operands.  Note that this function is only really used when we've
645    eliminated ops for other reasons, or merged constants.  Across
646    single statements, fold already does all of this, plus more.  There
647    is little point in duplicating logic, so I've only included the
648    identities that I could ever construct testcases to trigger.  */
649
650 static void
651 eliminate_using_constants (enum tree_code opcode,
652                            VEC(operand_entry_t, heap) **ops)
653 {
654   operand_entry_t oelast = VEC_last (operand_entry_t, *ops);
655   tree type = TREE_TYPE (oelast->op);
656
657   if (oelast->rank == 0
658       && (INTEGRAL_TYPE_P (type) || FLOAT_TYPE_P (type)))
659     {
660       switch (opcode)
661         {
662         case BIT_AND_EXPR:
663           if (integer_zerop (oelast->op))
664             {
665               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
666                 {
667                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
668                     fprintf (dump_file, "Found & 0, removing all other ops\n");
669
670                   reassociate_stats.ops_eliminated
671                     += VEC_length (operand_entry_t, *ops) - 1;
672
673                   VEC_free (operand_entry_t, heap, *ops);
674                   *ops = NULL;
675                   VEC_safe_push (operand_entry_t, heap, *ops, oelast);
676                   return;
677                 }
678             }
679           else if (integer_all_onesp (oelast->op))
680             {
681               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
682                 {
683                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
684                     fprintf (dump_file, "Found & -1, removing\n");
685                   VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
686                   reassociate_stats.ops_eliminated++;
687                 }
688             }
689           break;
690         case BIT_IOR_EXPR:
691           if (integer_all_onesp (oelast->op))
692             {
693               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
694                 {
695                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
696                     fprintf (dump_file, "Found | -1, removing all other ops\n");
697
698                   reassociate_stats.ops_eliminated
699                     += VEC_length (operand_entry_t, *ops) - 1;
700
701                   VEC_free (operand_entry_t, heap, *ops);
702                   *ops = NULL;
703                   VEC_safe_push (operand_entry_t, heap, *ops, oelast);
704                   return;
705                 }
706             }
707           else if (integer_zerop (oelast->op))
708             {
709               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
710                 {
711                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
712                     fprintf (dump_file, "Found | 0, removing\n");
713                   VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
714                   reassociate_stats.ops_eliminated++;
715                 }
716             }
717           break;
718         case MULT_EXPR:
719           if (integer_zerop (oelast->op)
720               || (FLOAT_TYPE_P (type)
721                   && !HONOR_NANS (TYPE_MODE (type))
722                   && !HONOR_SIGNED_ZEROS (TYPE_MODE (type))
723                   && real_zerop (oelast->op)))
724             {
725               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
726                 {
727                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
728                     fprintf (dump_file, "Found * 0, removing all other ops\n");
729
730                   reassociate_stats.ops_eliminated
731                     += VEC_length (operand_entry_t, *ops) - 1;
732                   VEC_free (operand_entry_t, heap, *ops);
733                   *ops = NULL;
734                   VEC_safe_push (operand_entry_t, heap, *ops, oelast);
735                   return;
736                 }
737             }
738           else if (integer_onep (oelast->op)
739                    || (FLOAT_TYPE_P (type)
740                        && !HONOR_SNANS (TYPE_MODE (type))
741                        && real_onep (oelast->op)))
742             {
743               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
744                 {
745                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
746                     fprintf (dump_file, "Found * 1, removing\n");
747                   VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
748                   reassociate_stats.ops_eliminated++;
749                   return;
750                 }
751             }
752           break;
753         case BIT_XOR_EXPR:
754         case PLUS_EXPR:
755         case MINUS_EXPR:
756           if (integer_zerop (oelast->op)
757               || (FLOAT_TYPE_P (type)
758                   && (opcode == PLUS_EXPR || opcode == MINUS_EXPR)
759                   && fold_real_zero_addition_p (type, oelast->op,
760                                                 opcode == MINUS_EXPR)))
761             {
762               if (VEC_length (operand_entry_t, *ops) != 1)
763                 {
764                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
765                     fprintf (dump_file, "Found [|^+] 0, removing\n");
766                   VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
767                   reassociate_stats.ops_eliminated++;
768                   return;
769                 }
770             }
771           break;
772         default:
773           break;
774         }
775     }
776 }
777
778
779 static void linearize_expr_tree (VEC(operand_entry_t, heap) **, gimple,
780                                  bool, bool);
781
782 /* Structure for tracking and counting operands.  */
783 typedef struct oecount_s {
784   int cnt;
785   int id;
786   enum tree_code oecode;
787   tree op;
788 } oecount;
789
790 DEF_VEC_O(oecount);
791 DEF_VEC_ALLOC_O(oecount,heap);
792
793 /* The heap for the oecount hashtable and the sorted list of operands.  */
794 static VEC (oecount, heap) *cvec;
795
796 /* Hash function for oecount.  */
797
798 static hashval_t
799 oecount_hash (const void *p)
800 {
801   const oecount *c = VEC_index (oecount, cvec, (size_t)p - 42);
802   return htab_hash_pointer (c->op) ^ (hashval_t)c->oecode;
803 }
804
805 /* Comparison function for oecount.  */
806
807 static int
808 oecount_eq (const void *p1, const void *p2)
809 {
810   const oecount *c1 = VEC_index (oecount, cvec, (size_t)p1 - 42);
811   const oecount *c2 = VEC_index (oecount, cvec, (size_t)p2 - 42);
812   return (c1->oecode == c2->oecode
813           && c1->op == c2->op);
814 }
815
816 /* Comparison function for qsort sorting oecount elements by count.  */
817
818 static int
819 oecount_cmp (const void *p1, const void *p2)
820 {
821   const oecount *c1 = (const oecount *)p1;
822   const oecount *c2 = (const oecount *)p2;
823   if (c1->cnt != c2->cnt)
824     return c1->cnt - c2->cnt;
825   else
826     /* If counts are identical, use unique IDs to stabilize qsort.  */
827     return c1->id - c2->id;
828 }
829
830 /* Walks the linear chain with result *DEF searching for an operation
831    with operand OP and code OPCODE removing that from the chain.  *DEF
832    is updated if there is only one operand but no operation left.  */
833
834 static void
835 zero_one_operation (tree *def, enum tree_code opcode, tree op)
836 {
837   gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (*def);
838
839   do
840     {
841       tree name = gimple_assign_rhs1 (stmt);
842
843       /* If this is the operation we look for and one of the operands
844          is ours simply propagate the other operand into the stmts
845          single use.  */
846       if (gimple_assign_rhs_code (stmt) == opcode
847           && (name == op
848               || gimple_assign_rhs2 (stmt) == op))
849         {
850           gimple use_stmt;
851           use_operand_p use;
852           gimple_stmt_iterator gsi;
853           if (name == op)
854             name = gimple_assign_rhs2 (stmt);
855           gcc_assert (has_single_use (gimple_assign_lhs (stmt)));
856           single_imm_use (gimple_assign_lhs (stmt), &use, &use_stmt);
857           if (gimple_assign_lhs (stmt) == *def)
858             *def = name;
859           SET_USE (use, name);
860           if (TREE_CODE (name) != SSA_NAME)
861             update_stmt (use_stmt);
862           gsi = gsi_for_stmt (stmt);
863           gsi_remove (&gsi, true);
864           release_defs (stmt);
865           return;
866         }
867
868       /* Continue walking the chain.  */
869       gcc_assert (name != op
870                   && TREE_CODE (name) == SSA_NAME);
871       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
872     }
873   while (1);
874 }
875
876 /* Builds one statement performing OP1 OPCODE OP2 using TMPVAR for
877    the result.  Places the statement after the definition of either
878    OP1 or OP2.  Returns the new statement.  */
879
880 static gimple
881 build_and_add_sum (tree tmpvar, tree op1, tree op2, enum tree_code opcode)
882 {
883   gimple op1def = NULL, op2def = NULL;
884   gimple_stmt_iterator gsi;
885   tree op;
886   gimple sum;
887
888   /* Create the addition statement.  */
889   sum = gimple_build_assign_with_ops (opcode, tmpvar, op1, op2);
890   op = make_ssa_name (tmpvar, sum);
891   gimple_assign_set_lhs (sum, op);
892
893   /* Find an insertion place and insert.  */
894   if (TREE_CODE (op1) == SSA_NAME)
895     op1def = SSA_NAME_DEF_STMT (op1);
896   if (TREE_CODE (op2) == SSA_NAME)
897     op2def = SSA_NAME_DEF_STMT (op2);
898   if ((!op1def || gimple_nop_p (op1def))
899       && (!op2def || gimple_nop_p (op2def)))
900     {
901       gsi = gsi_after_labels (single_succ (ENTRY_BLOCK_PTR));
902       gsi_insert_before (&gsi, sum, GSI_NEW_STMT);
903     }
904   else if ((!op1def || gimple_nop_p (op1def))
905            || (op2def && !gimple_nop_p (op2def)
906                && stmt_dominates_stmt_p (op1def, op2def)))
907     {
908       if (gimple_code (op2def) == GIMPLE_PHI)
909         {
910           gsi = gsi_after_labels (gimple_bb (op2def));
911           gsi_insert_before (&gsi, sum, GSI_NEW_STMT);
912         }
913       else
914         {
915           if (!stmt_ends_bb_p (op2def))
916             {
917               gsi = gsi_for_stmt (op2def);
918               gsi_insert_after (&gsi, sum, GSI_NEW_STMT);
919             }
920           else
921             {
922               edge e;
923               edge_iterator ei;
924
925               FOR_EACH_EDGE (e, ei, gimple_bb (op2def)->succs)
926                 if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
927                   gsi_insert_on_edge_immediate (e, sum);
928             }
929         }
930     }
931   else
932     {
933       if (gimple_code (op1def) == GIMPLE_PHI)
934         {
935           gsi = gsi_after_labels (gimple_bb (op1def));
936           gsi_insert_before (&gsi, sum, GSI_NEW_STMT);
937         }
938       else
939         {
940           if (!stmt_ends_bb_p (op1def))
941             {
942               gsi = gsi_for_stmt (op1def);
943               gsi_insert_after (&gsi, sum, GSI_NEW_STMT);
944             }
945           else
946             {
947               edge e;
948               edge_iterator ei;
949
950               FOR_EACH_EDGE (e, ei, gimple_bb (op1def)->succs)
951                 if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
952                   gsi_insert_on_edge_immediate (e, sum);
953             }
954         }
955     }
956   update_stmt (sum);
957
958   return sum;
959 }
960
961 /* Perform un-distribution of divisions and multiplications.
962    A * X + B * X is transformed into (A + B) * X and A / X + B / X
963    to (A + B) / X for real X.
964
965    The algorithm is organized as follows.
966
967     - First we walk the addition chain *OPS looking for summands that
968       are defined by a multiplication or a real division.  This results
969       in the candidates bitmap with relevant indices into *OPS.
970
971     - Second we build the chains of multiplications or divisions for
972       these candidates, counting the number of occurences of (operand, code)
973       pairs in all of the candidates chains.
974
975     - Third we sort the (operand, code) pairs by number of occurence and
976       process them starting with the pair with the most uses.
977
978       * For each such pair we walk the candidates again to build a
979         second candidate bitmap noting all multiplication/division chains
980         that have at least one occurence of (operand, code).
981
982       * We build an alternate addition chain only covering these
983         candidates with one (operand, code) operation removed from their
984         multiplication/division chain.
985
986       * The first candidate gets replaced by the alternate addition chain
987         multiplied/divided by the operand.
988
989       * All candidate chains get disabled for further processing and
990         processing of (operand, code) pairs continues.
991
992   The alternate addition chains built are re-processed by the main
993   reassociation algorithm which allows optimizing a * x * y + b * y * x
994   to (a + b ) * x * y in one invocation of the reassociation pass.  */
995
996 static bool
997 undistribute_ops_list (enum tree_code opcode,
998                        VEC (operand_entry_t, heap) **ops, struct loop *loop)
999 {
1000   unsigned int length = VEC_length (operand_entry_t, *ops);
1001   operand_entry_t oe1;
1002   unsigned i, j;
1003   sbitmap candidates, candidates2;
1004   unsigned nr_candidates, nr_candidates2;
1005   sbitmap_iterator sbi0;
1006   VEC (operand_entry_t, heap) **subops;
1007   htab_t ctable;
1008   bool changed = false;
1009   int next_oecount_id = 0;
1010
1011   if (length <= 1
1012       || opcode != PLUS_EXPR)
1013     return false;
1014
1015   /* Build a list of candidates to process.  */
1016   candidates = sbitmap_alloc (length);
1017   sbitmap_zero (candidates);
1018   nr_candidates = 0;
1019   for (i = 0; VEC_iterate (operand_entry_t, *ops, i, oe1); ++i)
1020     {
1021       enum tree_code dcode;
1022       gimple oe1def;
1023
1024       if (TREE_CODE (oe1->op) != SSA_NAME)
1025         continue;
1026       oe1def = SSA_NAME_DEF_STMT (oe1->op);
1027       if (!is_gimple_assign (oe1def))
1028         continue;
1029       dcode = gimple_assign_rhs_code (oe1def);
1030       if ((dcode != MULT_EXPR
1031            && dcode != RDIV_EXPR)
1032           || !is_reassociable_op (oe1def, dcode, loop))
1033         continue;
1034
1035       SET_BIT (candidates, i);
1036       nr_candidates++;
1037     }
1038
1039   if (nr_candidates < 2)
1040     {
1041       sbitmap_free (candidates);
1042       return false;
1043     }
1044
1045   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1046     {
1047       fprintf (dump_file, "searching for un-distribute opportunities ");
1048       print_generic_expr (dump_file,
1049         VEC_index (operand_entry_t, *ops,
1050                    sbitmap_first_set_bit (candidates))->op, 0);
1051       fprintf (dump_file, " %d\n", nr_candidates);
1052     }
1053
1054   /* Build linearized sub-operand lists and the counting table.  */
1055   cvec = NULL;
1056   ctable = htab_create (15, oecount_hash, oecount_eq, NULL);
1057   subops = XCNEWVEC (VEC (operand_entry_t, heap) *,
1058                      VEC_length (operand_entry_t, *ops));
1059   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (candidates, 0, i, sbi0)
1060     {
1061       gimple oedef;
1062       enum tree_code oecode;
1063       unsigned j;
1064
1065       oedef = SSA_NAME_DEF_STMT (VEC_index (operand_entry_t, *ops, i)->op);
1066       oecode = gimple_assign_rhs_code (oedef);
1067       linearize_expr_tree (&subops[i], oedef,
1068                            associative_tree_code (oecode), false);
1069
1070       for (j = 0; VEC_iterate (operand_entry_t, subops[i], j, oe1); ++j)
1071         {
1072           oecount c;
1073           void **slot;
1074           size_t idx;
1075           c.oecode = oecode;
1076           c.cnt = 1;
1077           c.id = next_oecount_id++;
1078           c.op = oe1->op;
1079           VEC_safe_push (oecount, heap, cvec, &c);
1080           idx = VEC_length (oecount, cvec) + 41;
1081           slot = htab_find_slot (ctable, (void *)idx, INSERT);
1082           if (!*slot)
1083             {
1084               *slot = (void *)idx;
1085             }
1086           else
1087             {
1088               VEC_pop (oecount, cvec);
1089               VEC_index (oecount, cvec, (size_t)*slot - 42)->cnt++;
1090             }
1091         }
1092     }
1093   htab_delete (ctable);
1094
1095   /* Sort the counting table.  */
1096   qsort (VEC_address (oecount, cvec), VEC_length (oecount, cvec),
1097          sizeof (oecount), oecount_cmp);
1098
1099   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1100     {
1101       oecount *c;
1102       fprintf (dump_file, "Candidates:\n");
1103       for (j = 0; VEC_iterate (oecount, cvec, j, c); ++j)
1104         {
1105           fprintf (dump_file, "  %u %s: ", c->cnt,
1106                    c->oecode == MULT_EXPR
1107                    ? "*" : c->oecode == RDIV_EXPR ? "/" : "?");
1108           print_generic_expr (dump_file, c->op, 0);
1109           fprintf (dump_file, "\n");
1110         }
1111     }
1112
1113   /* Process the (operand, code) pairs in order of most occurence.  */
1114   candidates2 = sbitmap_alloc (length);
1115   while (!VEC_empty (oecount, cvec))
1116     {
1117       oecount *c = VEC_last (oecount, cvec);
1118       if (c->cnt < 2)
1119         break;
1120
1121       /* Now collect the operands in the outer chain that contain
1122          the common operand in their inner chain.  */
1123       sbitmap_zero (candidates2);
1124       nr_candidates2 = 0;
1125       EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (candidates, 0, i, sbi0)
1126         {
1127           gimple oedef;
1128           enum tree_code oecode;
1129           unsigned j;
1130           tree op = VEC_index (operand_entry_t, *ops, i)->op;
1131
1132           /* If we undistributed in this chain already this may be
1133              a constant.  */
1134           if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1135             continue;
1136
1137           oedef = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1138           oecode = gimple_assign_rhs_code (oedef);
1139           if (oecode != c->oecode)
1140             continue;
1141
1142           for (j = 0; VEC_iterate (operand_entry_t, subops[i], j, oe1); ++j)
1143             {
1144               if (oe1->op == c->op)
1145                 {
1146                   SET_BIT (candidates2, i);
1147                   ++nr_candidates2;
1148                   break;
1149                 }
1150             }
1151         }
1152
1153       if (nr_candidates2 >= 2)
1154         {
1155           operand_entry_t oe1, oe2;
1156           tree tmpvar;
1157           gimple prod;
1158           int first = sbitmap_first_set_bit (candidates2);
1159
1160           /* Build the new addition chain.  */
1161           oe1 = VEC_index (operand_entry_t, *ops, first);
1162           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1163             {
1164               fprintf (dump_file, "Building (");
1165               print_generic_expr (dump_file, oe1->op, 0);
1166             }
1167           tmpvar = create_tmp_reg (TREE_TYPE (oe1->op), NULL);
1168           add_referenced_var (tmpvar);
1169           zero_one_operation (&oe1->op, c->oecode, c->op);
1170           EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (candidates2, first+1, i, sbi0)
1171             {
1172               gimple sum;
1173               oe2 = VEC_index (operand_entry_t, *ops, i);
1174               if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1175                 {
1176                   fprintf (dump_file, " + ");
1177                   print_generic_expr (dump_file, oe2->op, 0);
1178                 }
1179               zero_one_operation (&oe2->op, c->oecode, c->op);
1180               sum = build_and_add_sum (tmpvar, oe1->op, oe2->op, opcode);
1181               oe2->op = fold_convert (TREE_TYPE (oe2->op), integer_zero_node);
1182               oe2->rank = 0;
1183               oe1->op = gimple_get_lhs (sum);
1184             }
1185
1186           /* Apply the multiplication/division.  */
1187           prod = build_and_add_sum (tmpvar, oe1->op, c->op, c->oecode);
1188           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1189             {
1190               fprintf (dump_file, ") %s ", c->oecode == MULT_EXPR ? "*" : "/");
1191               print_generic_expr (dump_file, c->op, 0);
1192               fprintf (dump_file, "\n");
1193             }
1194
1195           /* Record it in the addition chain and disable further
1196              undistribution with this op.  */
1197           oe1->op = gimple_assign_lhs (prod);
1198           oe1->rank = get_rank (oe1->op);
1199           VEC_free (operand_entry_t, heap, subops[first]);
1200
1201           changed = true;
1202         }
1203
1204       VEC_pop (oecount, cvec);
1205     }
1206
1207   for (i = 0; i < VEC_length (operand_entry_t, *ops); ++i)
1208     VEC_free (operand_entry_t, heap, subops[i]);
1209   free (subops);
1210   VEC_free (oecount, heap, cvec);
1211   sbitmap_free (candidates);
1212   sbitmap_free (candidates2);
1213
1214   return changed;
1215 }
1216
1217 /* If OPCODE is BIT_IOR_EXPR or BIT_AND_EXPR and CURR is a comparison
1218    expression, examine the other OPS to see if any of them are comparisons
1219    of the same values, which we may be able to combine or eliminate.
1220    For example, we can rewrite (a < b) | (a == b) as (a <= b).  */
1221
1222 static bool
1223 eliminate_redundant_comparison (enum tree_code opcode,
1224                                 VEC (operand_entry_t, heap) **ops,
1225                                 unsigned int currindex,
1226                                 operand_entry_t curr)
1227 {
1228   tree op1, op2;
1229   enum tree_code lcode, rcode;
1230   gimple def1, def2;
1231   int i;
1232   operand_entry_t oe;
1233
1234   if (opcode != BIT_IOR_EXPR && opcode != BIT_AND_EXPR)
1235     return false;
1236
1237   /* Check that CURR is a comparison.  */
1238   if (TREE_CODE (curr->op) != SSA_NAME)
1239     return false;
1240   def1 = SSA_NAME_DEF_STMT (curr->op);
1241   if (!is_gimple_assign (def1))
1242     return false;
1243   lcode = gimple_assign_rhs_code (def1);
1244   if (TREE_CODE_CLASS (lcode) != tcc_comparison)
1245     return false;
1246   op1 = gimple_assign_rhs1 (def1);
1247   op2 = gimple_assign_rhs2 (def1);
1248
1249   /* Now look for a similar comparison in the remaining OPS.  */
1250   for (i = currindex + 1;
1251        VEC_iterate (operand_entry_t, *ops, i, oe);
1252        i++)
1253     {
1254       tree t;
1255
1256       if (TREE_CODE (oe->op) != SSA_NAME)
1257         continue;
1258       def2 = SSA_NAME_DEF_STMT (oe->op);
1259       if (!is_gimple_assign (def2))
1260         continue;
1261       rcode = gimple_assign_rhs_code (def2);
1262       if (TREE_CODE_CLASS (rcode) != tcc_comparison)
1263         continue;
1264
1265       /* If we got here, we have a match.  See if we can combine the
1266          two comparisons.  */
1267       if (opcode == BIT_IOR_EXPR)
1268         t = maybe_fold_or_comparisons (lcode, op1, op2,
1269                                        rcode, gimple_assign_rhs1 (def2),
1270                                        gimple_assign_rhs2 (def2));
1271       else
1272         t = maybe_fold_and_comparisons (lcode, op1, op2,
1273                                         rcode, gimple_assign_rhs1 (def2),
1274                                         gimple_assign_rhs2 (def2));
1275       if (!t)
1276         continue;
1277
1278       /* maybe_fold_and_comparisons and maybe_fold_or_comparisons
1279          always give us a boolean_type_node value back.  If the original
1280          BIT_AND_EXPR or BIT_IOR_EXPR was of a wider integer type,
1281          we need to convert.  */
1282       if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (curr->op), TREE_TYPE (t)))
1283         t = fold_convert (TREE_TYPE (curr->op), t);
1284
1285       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1286         {
1287           fprintf (dump_file, "Equivalence: ");
1288           print_generic_expr (dump_file, curr->op, 0);
1289           fprintf (dump_file, " %s ", op_symbol_code (opcode));
1290           print_generic_expr (dump_file, oe->op, 0);
1291           fprintf (dump_file, " -> ");
1292           print_generic_expr (dump_file, t, 0);
1293           fprintf (dump_file, "\n");
1294         }
1295
1296       /* Now we can delete oe, as it has been subsumed by the new combined
1297          expression t.  */
1298       VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, i);
1299       reassociate_stats.ops_eliminated ++;
1300
1301       /* If t is the same as curr->op, we're done.  Otherwise we must
1302          replace curr->op with t.  Special case is if we got a constant
1303          back, in which case we add it to the end instead of in place of
1304          the current entry.  */
1305       if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1306         {
1307           VEC_ordered_remove (operand_entry_t, *ops, currindex);
1308           add_to_ops_vec (ops, t);
1309         }
1310       else if (!operand_equal_p (t, curr->op, 0))
1311         {
1312           tree tmpvar;
1313           gimple sum;
1314           enum tree_code subcode;
1315           tree newop1;
1316           tree newop2;
1317           tmpvar = create_tmp_var (TREE_TYPE (t), NULL);
1318           add_referenced_var (tmpvar);
1319           extract_ops_from_tree (t, &subcode, &newop1, &newop2);
1320           sum = build_and_add_sum (tmpvar, newop1, newop2, subcode);
1321           curr->op = gimple_get_lhs (sum);
1322         }
1323       return true;
1324     }
1325
1326   return false;
1327 }
1328
1329 /* Perform various identities and other optimizations on the list of
1330    operand entries, stored in OPS.  The tree code for the binary
1331    operation between all the operands is OPCODE.  */
1332
1333 static void
1334 optimize_ops_list (enum tree_code opcode,
1335                    VEC (operand_entry_t, heap) **ops)
1336 {
1337   unsigned int length = VEC_length (operand_entry_t, *ops);
1338   unsigned int i;
1339   operand_entry_t oe;
1340   operand_entry_t oelast = NULL;
1341   bool iterate = false;
1342
1343   if (length == 1)
1344     return;
1345
1346   oelast = VEC_last (operand_entry_t, *ops);
1347
1348   /* If the last two are constants, pop the constants off, merge them
1349      and try the next two.  */
1350   if (oelast->rank == 0 && is_gimple_min_invariant (oelast->op))
1351     {
1352       operand_entry_t oelm1 = VEC_index (operand_entry_t, *ops, length - 2);
1353
1354       if (oelm1->rank == 0
1355           && is_gimple_min_invariant (oelm1->op)
1356           && useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (oelm1->op),
1357                                        TREE_TYPE (oelast->op)))
1358         {
1359           tree folded = fold_binary (opcode, TREE_TYPE (oelm1->op),
1360                                      oelm1->op, oelast->op);
1361
1362           if (folded && is_gimple_min_invariant (folded))
1363             {
1364               if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1365                 fprintf (dump_file, "Merging constants\n");
1366
1367               VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
1368               VEC_pop (operand_entry_t, *ops);
1369
1370               add_to_ops_vec (ops, folded);
1371               reassociate_stats.constants_eliminated++;
1372
1373               optimize_ops_list (opcode, ops);
1374               return;
1375             }
1376         }
1377     }
1378
1379   eliminate_using_constants (opcode, ops);
1380   oelast = NULL;
1381
1382   for (i = 0; VEC_iterate (operand_entry_t, *ops, i, oe);)
1383     {
1384       bool done = false;
1385
1386       if (eliminate_not_pairs (opcode, ops, i, oe))
1387         return;
1388       if (eliminate_duplicate_pair (opcode, ops, &done, i, oe, oelast)
1389           || (!done && eliminate_plus_minus_pair (opcode, ops, i, oe))
1390           || (!done && eliminate_redundant_comparison (opcode, ops, i, oe)))
1391         {
1392           if (done)
1393             return;
1394           iterate = true;
1395           oelast = NULL;
1396           continue;
1397         }
1398       oelast = oe;
1399       i++;
1400     }
1401
1402   length  = VEC_length (operand_entry_t, *ops);
1403   oelast = VEC_last (operand_entry_t, *ops);
1404
1405   if (iterate)
1406     optimize_ops_list (opcode, ops);
1407 }
1408
1409 /* Return true if OPERAND is defined by a PHI node which uses the LHS
1410    of STMT in it's operands.  This is also known as a "destructive
1411    update" operation.  */
1412
1413 static bool
1414 is_phi_for_stmt (gimple stmt, tree operand)
1415 {
1416   gimple def_stmt;
1417   tree lhs;
1418   use_operand_p arg_p;
1419   ssa_op_iter i;
1420
1421   if (TREE_CODE (operand) != SSA_NAME)
1422     return false;
1423
1424   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1425
1426   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (operand);
1427   if (gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI)
1428     return false;
1429
1430   FOR_EACH_PHI_ARG (arg_p, def_stmt, i, SSA_OP_USE)
1431     if (lhs == USE_FROM_PTR (arg_p))
1432       return true;
1433   return false;
1434 }
1435
1436 /* Remove def stmt of VAR if VAR has zero uses and recurse
1437    on rhs1 operand if so.  */
1438
1439 static void
1440 remove_visited_stmt_chain (tree var)
1441 {
1442   gimple stmt;
1443   gimple_stmt_iterator gsi;
1444
1445   while (1)
1446     {
1447       if (TREE_CODE (var) != SSA_NAME || !has_zero_uses (var))
1448         return;
1449       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1450       if (!is_gimple_assign (stmt)
1451           || !gimple_visited_p (stmt))
1452         return;
1453       var = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1454       gsi = gsi_for_stmt (stmt);
1455       gsi_remove (&gsi, true);
1456       release_defs (stmt);
1457     }
1458 }
1459
1460 /* Recursively rewrite our linearized statements so that the operators
1461    match those in OPS[OPINDEX], putting the computation in rank
1462    order.  */
1463
1464 static void
1465 rewrite_expr_tree (gimple stmt, unsigned int opindex,
1466                    VEC(operand_entry_t, heap) * ops, bool moved)
1467 {
1468   tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1469   tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1470   operand_entry_t oe;
1471
1472   /* If we have three operands left, then we want to make sure the one
1473      that gets the double binary op are the ones with the same rank.
1474
1475      The alternative we try is to see if this is a destructive
1476      update style statement, which is like:
1477      b = phi (a, ...)
1478      a = c + b;
1479      In that case, we want to use the destructive update form to
1480      expose the possible vectorizer sum reduction opportunity.
1481      In that case, the third operand will be the phi node.
1482
1483      We could, of course, try to be better as noted above, and do a
1484      lot of work to try to find these opportunities in >3 operand
1485      cases, but it is unlikely to be worth it.  */
1486   if (opindex + 3 == VEC_length (operand_entry_t, ops))
1487     {
1488       operand_entry_t oe1, oe2, oe3;
1489
1490       oe1 = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex);
1491       oe2 = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex + 1);
1492       oe3 = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex + 2);
1493
1494       if ((oe1->rank == oe2->rank
1495            && oe2->rank != oe3->rank)
1496           || (is_phi_for_stmt (stmt, oe3->op)
1497               && !is_phi_for_stmt (stmt, oe1->op)
1498               && !is_phi_for_stmt (stmt, oe2->op)))
1499         {
1500           struct operand_entry temp = *oe3;
1501           oe3->op = oe1->op;
1502           oe3->rank = oe1->rank;
1503           oe1->op = temp.op;
1504           oe1->rank= temp.rank;
1505         }
1506       else if ((oe1->rank == oe3->rank
1507                 && oe2->rank != oe3->rank)
1508                || (is_phi_for_stmt (stmt, oe2->op)
1509                    && !is_phi_for_stmt (stmt, oe1->op)
1510                    && !is_phi_for_stmt (stmt, oe3->op)))
1511         {
1512           struct operand_entry temp = *oe2;
1513           oe2->op = oe1->op;
1514           oe2->rank = oe1->rank;
1515           oe1->op = temp.op;
1516           oe1->rank= temp.rank;
1517         }
1518     }
1519
1520   /* The final recursion case for this function is that you have
1521      exactly two operations left.
1522      If we had one exactly one op in the entire list to start with, we
1523      would have never called this function, and the tail recursion
1524      rewrites them one at a time.  */
1525   if (opindex + 2 == VEC_length (operand_entry_t, ops))
1526     {
1527       operand_entry_t oe1, oe2;
1528
1529       oe1 = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex);
1530       oe2 = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex + 1);
1531
1532       if (rhs1 != oe1->op || rhs2 != oe2->op)
1533         {
1534           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1535             {
1536               fprintf (dump_file, "Transforming ");
1537               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1538             }
1539
1540           gimple_assign_set_rhs1 (stmt, oe1->op);
1541           gimple_assign_set_rhs2 (stmt, oe2->op);
1542           update_stmt (stmt);
1543           if (rhs1 != oe1->op && rhs1 != oe2->op)
1544             remove_visited_stmt_chain (rhs1);
1545
1546           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1547             {
1548               fprintf (dump_file, " into ");
1549               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1550             }
1551
1552         }
1553       return;
1554     }
1555
1556   /* If we hit here, we should have 3 or more ops left.  */
1557   gcc_assert (opindex + 2 < VEC_length (operand_entry_t, ops));
1558
1559   /* Rewrite the next operator.  */
1560   oe = VEC_index (operand_entry_t, ops, opindex);
1561
1562   if (oe->op != rhs2)
1563     {
1564       if (!moved)
1565         {
1566           gimple_stmt_iterator gsinow, gsirhs1;
1567           gimple stmt1 = stmt, stmt2;
1568           unsigned int count;
1569
1570           gsinow = gsi_for_stmt (stmt);
1571           count = VEC_length (operand_entry_t, ops) - opindex - 2;
1572           while (count-- != 0)
1573             {
1574               stmt2 = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (stmt1));
1575               gsirhs1 = gsi_for_stmt (stmt2);
1576               gsi_move_before (&gsirhs1, &gsinow);
1577               gsi_prev (&gsinow);
1578               stmt1 = stmt2;
1579             }
1580           moved = true;
1581         }
1582
1583       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1584         {
1585           fprintf (dump_file, "Transforming ");
1586           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1587         }
1588
1589       gimple_assign_set_rhs2 (stmt, oe->op);
1590       update_stmt (stmt);
1591
1592       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1593         {
1594           fprintf (dump_file, " into ");
1595           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1596         }
1597     }
1598   /* Recurse on the LHS of the binary operator, which is guaranteed to
1599      be the non-leaf side.  */
1600   rewrite_expr_tree (SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1), opindex + 1, ops, moved);
1601 }
1602
1603 /* Transform STMT, which is really (A +B) + (C + D) into the left
1604    linear form, ((A+B)+C)+D.
1605    Recurse on D if necessary.  */
1606
1607 static void
1608 linearize_expr (gimple stmt)
1609 {
1610   gimple_stmt_iterator gsinow, gsirhs;
1611   gimple binlhs = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (stmt));
1612   gimple binrhs = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs2 (stmt));
1613   enum tree_code rhscode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1614   gimple newbinrhs = NULL;
1615   struct loop *loop = loop_containing_stmt (stmt);
1616
1617   gcc_assert (is_reassociable_op (binlhs, rhscode, loop)
1618               && is_reassociable_op (binrhs, rhscode, loop));
1619
1620   gsinow = gsi_for_stmt (stmt);
1621   gsirhs = gsi_for_stmt (binrhs);
1622   gsi_move_before (&gsirhs, &gsinow);
1623
1624   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, gimple_assign_rhs1 (binrhs));
1625   gimple_assign_set_rhs1 (binrhs, gimple_assign_lhs (binlhs));
1626   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, gimple_assign_lhs (binrhs));
1627
1628   if (TREE_CODE (gimple_assign_rhs2 (stmt)) == SSA_NAME)
1629     newbinrhs = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs2 (stmt));
1630
1631   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1632     {
1633       fprintf (dump_file, "Linearized: ");
1634       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1635     }
1636
1637   reassociate_stats.linearized++;
1638   update_stmt (binrhs);
1639   update_stmt (binlhs);
1640   update_stmt (stmt);
1641
1642   gimple_set_visited (stmt, true);
1643   gimple_set_visited (binlhs, true);
1644   gimple_set_visited (binrhs, true);
1645
1646   /* Tail recurse on the new rhs if it still needs reassociation.  */
1647   if (newbinrhs && is_reassociable_op (newbinrhs, rhscode, loop))
1648     /* ??? This should probably be linearize_expr (newbinrhs) but I don't
1649            want to change the algorithm while converting to tuples.  */
1650     linearize_expr (stmt);
1651 }
1652
1653 /* If LHS has a single immediate use that is a GIMPLE_ASSIGN statement, return
1654    it.  Otherwise, return NULL.  */
1655
1656 static gimple
1657 get_single_immediate_use (tree lhs)
1658 {
1659   use_operand_p immuse;
1660   gimple immusestmt;
1661
1662   if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
1663       && single_imm_use (lhs, &immuse, &immusestmt)
1664       && is_gimple_assign (immusestmt))
1665     return immusestmt;
1666
1667   return NULL;
1668 }
1669
1670 /* Recursively negate the value of TONEGATE, and return the SSA_NAME
1671    representing the negated value.  Insertions of any necessary
1672    instructions go before GSI.
1673    This function is recursive in that, if you hand it "a_5" as the
1674    value to negate, and a_5 is defined by "a_5 = b_3 + b_4", it will
1675    transform b_3 + b_4 into a_5 = -b_3 + -b_4.  */
1676
1677 static tree
1678 negate_value (tree tonegate, gimple_stmt_iterator *gsi)
1679 {
1680   gimple negatedefstmt= NULL;
1681   tree resultofnegate;
1682
1683   /* If we are trying to negate a name, defined by an add, negate the
1684      add operands instead.  */
1685   if (TREE_CODE (tonegate) == SSA_NAME)
1686     negatedefstmt = SSA_NAME_DEF_STMT (tonegate);
1687   if (TREE_CODE (tonegate) == SSA_NAME
1688       && is_gimple_assign (negatedefstmt)
1689       && TREE_CODE (gimple_assign_lhs (negatedefstmt)) == SSA_NAME
1690       && has_single_use (gimple_assign_lhs (negatedefstmt))
1691       && gimple_assign_rhs_code (negatedefstmt) == PLUS_EXPR)
1692     {
1693       gimple_stmt_iterator gsi;
1694       tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (negatedefstmt);
1695       tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (negatedefstmt);
1696
1697       gsi = gsi_for_stmt (negatedefstmt);
1698       rhs1 = negate_value (rhs1, &gsi);
1699       gimple_assign_set_rhs1 (negatedefstmt, rhs1);
1700
1701       gsi = gsi_for_stmt (negatedefstmt);
1702       rhs2 = negate_value (rhs2, &gsi);
1703       gimple_assign_set_rhs2 (negatedefstmt, rhs2);
1704
1705       update_stmt (negatedefstmt);
1706       return gimple_assign_lhs (negatedefstmt);
1707     }
1708
1709   tonegate = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (tonegate), tonegate);
1710   resultofnegate = force_gimple_operand_gsi (gsi, tonegate, true,
1711                                              NULL_TREE, true, GSI_SAME_STMT);
1712   return resultofnegate;
1713 }
1714
1715 /* Return true if we should break up the subtract in STMT into an add
1716    with negate.  This is true when we the subtract operands are really
1717    adds, or the subtract itself is used in an add expression.  In
1718    either case, breaking up the subtract into an add with negate
1719    exposes the adds to reassociation.  */
1720
1721 static bool
1722 should_break_up_subtract (gimple stmt)
1723 {
1724   tree lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1725   tree binlhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1726   tree binrhs = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1727   gimple immusestmt;
1728   struct loop *loop = loop_containing_stmt (stmt);
1729
1730   if (TREE_CODE (binlhs) == SSA_NAME
1731       && is_reassociable_op (SSA_NAME_DEF_STMT (binlhs), PLUS_EXPR, loop))
1732     return true;
1733
1734   if (TREE_CODE (binrhs) == SSA_NAME
1735       && is_reassociable_op (SSA_NAME_DEF_STMT (binrhs), PLUS_EXPR, loop))
1736     return true;
1737
1738   if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
1739       && (immusestmt = get_single_immediate_use (lhs))
1740       && is_gimple_assign (immusestmt)
1741       && (gimple_assign_rhs_code (immusestmt) == PLUS_EXPR
1742           ||  gimple_assign_rhs_code (immusestmt) == MULT_EXPR))
1743     return true;
1744   return false;
1745 }
1746
1747 /* Transform STMT from A - B into A + -B.  */
1748
1749 static void
1750 break_up_subtract (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsip)
1751 {
1752   tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1753   tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1754
1755   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1756     {
1757       fprintf (dump_file, "Breaking up subtract ");
1758       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1759     }
1760
1761   rhs2 = negate_value (rhs2, gsip);
1762   gimple_assign_set_rhs_with_ops (gsip, PLUS_EXPR, rhs1, rhs2);
1763   update_stmt (stmt);
1764 }
1765
1766 /* Recursively linearize a binary expression that is the RHS of STMT.
1767    Place the operands of the expression tree in the vector named OPS.  */
1768
1769 static void
1770 linearize_expr_tree (VEC(operand_entry_t, heap) **ops, gimple stmt,
1771                      bool is_associative, bool set_visited)
1772 {
1773   tree binlhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1774   tree binrhs = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1775   gimple binlhsdef, binrhsdef;
1776   bool binlhsisreassoc = false;
1777   bool binrhsisreassoc = false;
1778   enum tree_code rhscode = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1779   struct loop *loop = loop_containing_stmt (stmt);
1780
1781   if (set_visited)
1782     gimple_set_visited (stmt, true);
1783
1784   if (TREE_CODE (binlhs) == SSA_NAME)
1785     {
1786       binlhsdef = SSA_NAME_DEF_STMT (binlhs);
1787       binlhsisreassoc = is_reassociable_op (binlhsdef, rhscode, loop);
1788     }
1789
1790   if (TREE_CODE (binrhs) == SSA_NAME)
1791     {
1792       binrhsdef = SSA_NAME_DEF_STMT (binrhs);
1793       binrhsisreassoc = is_reassociable_op (binrhsdef, rhscode, loop);
1794     }
1795
1796   /* If the LHS is not reassociable, but the RHS is, we need to swap
1797      them.  If neither is reassociable, there is nothing we can do, so
1798      just put them in the ops vector.  If the LHS is reassociable,
1799      linearize it.  If both are reassociable, then linearize the RHS
1800      and the LHS.  */
1801
1802   if (!binlhsisreassoc)
1803     {
1804       tree temp;
1805
1806       /* If this is not a associative operation like division, give up.  */
1807       if (!is_associative)
1808         {
1809           add_to_ops_vec (ops, binrhs);
1810           return;
1811         }
1812
1813       if (!binrhsisreassoc)
1814         {
1815           add_to_ops_vec (ops, binrhs);
1816           add_to_ops_vec (ops, binlhs);
1817           return;
1818         }
1819
1820       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1821         {
1822           fprintf (dump_file, "swapping operands of ");
1823           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1824         }
1825
1826       swap_tree_operands (stmt,
1827                           gimple_assign_rhs1_ptr (stmt),
1828                           gimple_assign_rhs2_ptr (stmt));
1829       update_stmt (stmt);
1830
1831       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1832         {
1833           fprintf (dump_file, " is now ");
1834           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1835         }
1836
1837       /* We want to make it so the lhs is always the reassociative op,
1838          so swap.  */
1839       temp = binlhs;
1840       binlhs = binrhs;
1841       binrhs = temp;
1842     }
1843   else if (binrhsisreassoc)
1844     {
1845       linearize_expr (stmt);
1846       binlhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1847       binrhs = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1848     }
1849
1850   gcc_assert (TREE_CODE (binrhs) != SSA_NAME
1851               || !is_reassociable_op (SSA_NAME_DEF_STMT (binrhs),
1852                                       rhscode, loop));
1853   linearize_expr_tree (ops, SSA_NAME_DEF_STMT (binlhs),
1854                        is_associative, set_visited);
1855   add_to_ops_vec (ops, binrhs);
1856 }
1857
1858 /* Repropagate the negates back into subtracts, since no other pass
1859    currently does it.  */
1860
1861 static void
1862 repropagate_negates (void)
1863 {
1864   unsigned int i = 0;
1865   tree negate;
1866
1867   for (i = 0; VEC_iterate (tree, plus_negates, i, negate); i++)
1868     {
1869       gimple user = get_single_immediate_use (negate);
1870
1871       if (!user || !is_gimple_assign (user))
1872         continue;
1873
1874       /* The negate operand can be either operand of a PLUS_EXPR
1875          (it can be the LHS if the RHS is a constant for example).
1876
1877          Force the negate operand to the RHS of the PLUS_EXPR, then
1878          transform the PLUS_EXPR into a MINUS_EXPR.  */
1879       if (gimple_assign_rhs_code (user) == PLUS_EXPR)
1880         {
1881           /* If the negated operand appears on the LHS of the
1882              PLUS_EXPR, exchange the operands of the PLUS_EXPR
1883              to force the negated operand to the RHS of the PLUS_EXPR.  */
1884           if (gimple_assign_rhs1 (user) == negate)
1885             {
1886               swap_tree_operands (user,
1887                                   gimple_assign_rhs1_ptr (user),
1888                                   gimple_assign_rhs2_ptr (user));
1889             }
1890
1891           /* Now transform the PLUS_EXPR into a MINUS_EXPR and replace
1892              the RHS of the PLUS_EXPR with the operand of the NEGATE_EXPR.  */
1893           if (gimple_assign_rhs2 (user) == negate)
1894             {
1895               tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (user);
1896               tree rhs2 = get_unary_op (negate, NEGATE_EXPR);
1897               gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (user);
1898               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, MINUS_EXPR, rhs1, rhs2);
1899               update_stmt (user);
1900             }
1901         }
1902       else if (gimple_assign_rhs_code (user) == MINUS_EXPR)
1903         {
1904           if (gimple_assign_rhs1 (user) == negate)
1905             {
1906               /* We have
1907                    x = -a
1908                    y = x - b
1909                  which we transform into
1910                    x = a + b
1911                    y = -x .
1912                  This pushes down the negate which we possibly can merge
1913                  into some other operation, hence insert it into the
1914                  plus_negates vector.  */
1915               gimple feed = SSA_NAME_DEF_STMT (negate);
1916               tree a = gimple_assign_rhs1 (feed);
1917               tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (user);
1918               gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (feed), gsi2;
1919               gimple_replace_lhs (feed, negate);
1920               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, PLUS_EXPR, a, rhs2);
1921               update_stmt (gsi_stmt (gsi));
1922               gsi2 = gsi_for_stmt (user);
1923               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi2, NEGATE_EXPR, negate, NULL);
1924               update_stmt (gsi_stmt (gsi2));
1925               gsi_move_before (&gsi, &gsi2);
1926               VEC_safe_push (tree, heap, plus_negates,
1927                              gimple_assign_lhs (gsi_stmt (gsi2)));
1928             }
1929           else
1930             {
1931               /* Transform "x = -a; y = b - x" into "y = b + a", getting
1932                  rid of one operation.  */
1933               gimple feed = SSA_NAME_DEF_STMT (negate);
1934               tree a = gimple_assign_rhs1 (feed);
1935               tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (user);
1936               gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (user);
1937               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, PLUS_EXPR, rhs1, a);
1938               update_stmt (gsi_stmt (gsi));
1939             }
1940         }
1941     }
1942 }
1943
1944 /* Returns true if OP is of a type for which we can do reassociation.
1945    That is for integral or non-saturating fixed-point types, and for
1946    floating point type when associative-math is enabled.  */
1947
1948 static bool
1949 can_reassociate_p (tree op)
1950 {
1951   tree type = TREE_TYPE (op);
1952   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
1953       || NON_SAT_FIXED_POINT_TYPE_P (type)
1954       || (flag_associative_math && FLOAT_TYPE_P (type)))
1955     return true;
1956   return false;
1957 }
1958
1959 /* Break up subtract operations in block BB.
1960
1961    We do this top down because we don't know whether the subtract is
1962    part of a possible chain of reassociation except at the top.
1963
1964    IE given
1965    d = f + g
1966    c = a + e
1967    b = c - d
1968    q = b - r
1969    k = t - q
1970
1971    we want to break up k = t - q, but we won't until we've transformed q
1972    = b - r, which won't be broken up until we transform b = c - d.
1973
1974    En passant, clear the GIMPLE visited flag on every statement.  */
1975
1976 static void
1977 break_up_subtract_bb (basic_block bb)
1978 {
1979   gimple_stmt_iterator gsi;
1980   basic_block son;
1981
1982   for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1983     {
1984       gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1985       gimple_set_visited (stmt, false);
1986
1987       if (!is_gimple_assign (stmt)
1988           || !can_reassociate_p (gimple_assign_lhs (stmt)))
1989         continue;
1990
1991       /* Look for simple gimple subtract operations.  */
1992       if (gimple_assign_rhs_code (stmt) == MINUS_EXPR)
1993         {
1994           if (!can_reassociate_p (gimple_assign_rhs1 (stmt))
1995               || !can_reassociate_p (gimple_assign_rhs2 (stmt)))
1996             continue;
1997
1998           /* Check for a subtract used only in an addition.  If this
1999              is the case, transform it into add of a negate for better
2000              reassociation.  IE transform C = A-B into C = A + -B if C
2001              is only used in an addition.  */
2002           if (should_break_up_subtract (stmt))
2003             break_up_subtract (stmt, &gsi);
2004         }
2005       else if (gimple_assign_rhs_code (stmt) == NEGATE_EXPR
2006                && can_reassociate_p (gimple_assign_rhs1 (stmt)))
2007         VEC_safe_push (tree, heap, plus_negates, gimple_assign_lhs (stmt));
2008     }
2009   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
2010        son;
2011        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
2012     break_up_subtract_bb (son);
2013 }
2014
2015 /* Reassociate expressions in basic block BB and its post-dominator as
2016    children.  */
2017
2018 static void
2019 reassociate_bb (basic_block bb)
2020 {
2021   gimple_stmt_iterator gsi;
2022   basic_block son;
2023
2024   for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
2025     {
2026       gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2027
2028       if (is_gimple_assign (stmt))
2029         {
2030           tree lhs, rhs1, rhs2;
2031           enum tree_code rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2032
2033           /* If this is not a gimple binary expression, there is
2034              nothing for us to do with it.  */
2035           if (get_gimple_rhs_class (rhs_code) != GIMPLE_BINARY_RHS)
2036             continue;
2037
2038           /* If this was part of an already processed statement,
2039              we don't need to touch it again. */
2040           if (gimple_visited_p (stmt))
2041             {
2042               /* This statement might have become dead because of previous
2043                  reassociations.  */
2044               if (has_zero_uses (gimple_get_lhs (stmt)))
2045                 {
2046                   gsi_remove (&gsi, true);
2047                   release_defs (stmt);
2048                   /* We might end up removing the last stmt above which
2049                      places the iterator to the end of the sequence.
2050                      Reset it to the last stmt in this case which might
2051                      be the end of the sequence as well if we removed
2052                      the last statement of the sequence.  In which case
2053                      we need to bail out.  */
2054                   if (gsi_end_p (gsi))
2055                     {
2056                       gsi = gsi_last_bb (bb);
2057                       if (gsi_end_p (gsi))
2058                         break;
2059                     }
2060                 }
2061               continue;
2062             }
2063
2064           lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2065           rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2066           rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2067
2068           if (!can_reassociate_p (lhs)
2069               || !can_reassociate_p (rhs1)
2070               || !can_reassociate_p (rhs2))
2071             continue;
2072
2073           if (associative_tree_code (rhs_code))
2074             {
2075               VEC(operand_entry_t, heap) *ops = NULL;
2076
2077               /* There may be no immediate uses left by the time we
2078                  get here because we may have eliminated them all.  */
2079               if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME && has_zero_uses (lhs))
2080                 continue;
2081
2082               gimple_set_visited (stmt, true);
2083               linearize_expr_tree (&ops, stmt, true, true);
2084               qsort (VEC_address (operand_entry_t, ops),
2085                      VEC_length (operand_entry_t, ops),
2086                      sizeof (operand_entry_t),
2087                      sort_by_operand_rank);
2088               optimize_ops_list (rhs_code, &ops);
2089               if (undistribute_ops_list (rhs_code, &ops,
2090                                          loop_containing_stmt (stmt)))
2091                 {
2092                   qsort (VEC_address (operand_entry_t, ops),
2093                          VEC_length (operand_entry_t, ops),
2094                          sizeof (operand_entry_t),
2095                          sort_by_operand_rank);
2096                   optimize_ops_list (rhs_code, &ops);
2097                 }
2098
2099               if (VEC_length (operand_entry_t, ops) == 1)
2100                 {
2101                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2102                     {
2103                       fprintf (dump_file, "Transforming ");
2104                       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
2105                     }
2106
2107                   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2108                   gimple_assign_set_rhs_from_tree (&gsi,
2109                                                    VEC_last (operand_entry_t,
2110                                                              ops)->op);
2111                   update_stmt (stmt);
2112                   remove_visited_stmt_chain (rhs1);
2113
2114                   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2115                     {
2116                       fprintf (dump_file, " into ");
2117                       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
2118                     }
2119                 }
2120               else
2121                 rewrite_expr_tree (stmt, 0, ops, false);
2122
2123               VEC_free (operand_entry_t, heap, ops);
2124             }
2125         }
2126     }
2127   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, bb);
2128        son;
2129        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
2130     reassociate_bb (son);
2131 }
2132
2133 void dump_ops_vector (FILE *file, VEC (operand_entry_t, heap) *ops);
2134 void debug_ops_vector (VEC (operand_entry_t, heap) *ops);
2135
2136 /* Dump the operand entry vector OPS to FILE.  */
2137
2138 void
2139 dump_ops_vector (FILE *file, VEC (operand_entry_t, heap) *ops)
2140 {
2141   operand_entry_t oe;
2142   unsigned int i;
2143
2144   for (i = 0; VEC_iterate (operand_entry_t, ops, i, oe); i++)
2145     {
2146       fprintf (file, "Op %d -> rank: %d, tree: ", i, oe->rank);
2147       print_generic_expr (file, oe->op, 0);
2148     }
2149 }
2150
2151 /* Dump the operand entry vector OPS to STDERR.  */
2152
2153 DEBUG_FUNCTION void
2154 debug_ops_vector (VEC (operand_entry_t, heap) *ops)
2155 {
2156   dump_ops_vector (stderr, ops);
2157 }
2158
2159 static void
2160 do_reassoc (void)
2161 {
2162   break_up_subtract_bb (ENTRY_BLOCK_PTR);
2163   reassociate_bb (EXIT_BLOCK_PTR);
2164 }
2165
2166 /* Initialize the reassociation pass.  */
2167
2168 static void
2169 init_reassoc (void)
2170 {
2171   int i;
2172   long rank = 2;
2173   tree param;
2174   int *bbs = XNEWVEC (int, last_basic_block + 1);
2175
2176   /* Find the loops, so that we can prevent moving calculations in
2177      them.  */
2178   loop_optimizer_init (AVOID_CFG_MODIFICATIONS);
2179
2180   memset (&reassociate_stats, 0, sizeof (reassociate_stats));
2181
2182   operand_entry_pool = create_alloc_pool ("operand entry pool",
2183                                           sizeof (struct operand_entry), 30);
2184   next_operand_entry_id = 0;
2185
2186   /* Reverse RPO (Reverse Post Order) will give us something where
2187      deeper loops come later.  */
2188   pre_and_rev_post_order_compute (NULL, bbs, false);
2189   bb_rank = XCNEWVEC (long, last_basic_block + 1);
2190   operand_rank = pointer_map_create ();
2191
2192   /* Give each argument a distinct rank.   */
2193   for (param = DECL_ARGUMENTS (current_function_decl);
2194        param;
2195        param = DECL_CHAIN (param))
2196     {
2197       if (gimple_default_def (cfun, param) != NULL)
2198         {
2199           tree def = gimple_default_def (cfun, param);
2200           insert_operand_rank (def, ++rank);
2201         }
2202     }
2203
2204   /* Give the chain decl a distinct rank. */
2205   if (cfun->static_chain_decl != NULL)
2206     {
2207       tree def = gimple_default_def (cfun, cfun->static_chain_decl);
2208       if (def != NULL)
2209         insert_operand_rank (def, ++rank);
2210     }
2211
2212   /* Set up rank for each BB  */
2213   for (i = 0; i < n_basic_blocks - NUM_FIXED_BLOCKS; i++)
2214     bb_rank[bbs[i]] = ++rank  << 16;
2215
2216   free (bbs);
2217   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2218   plus_negates = NULL;
2219 }
2220
2221 /* Cleanup after the reassociation pass, and print stats if
2222    requested.  */
2223
2224 static void
2225 fini_reassoc (void)
2226 {
2227   statistics_counter_event (cfun, "Linearized",
2228                             reassociate_stats.linearized);
2229   statistics_counter_event (cfun, "Constants eliminated",
2230                             reassociate_stats.constants_eliminated);
2231   statistics_counter_event (cfun, "Ops eliminated",
2232                             reassociate_stats.ops_eliminated);
2233   statistics_counter_event (cfun, "Statements rewritten",
2234                             reassociate_stats.rewritten);
2235
2236   pointer_map_destroy (operand_rank);
2237   free_alloc_pool (operand_entry_pool);
2238   free (bb_rank);
2239   VEC_free (tree, heap, plus_negates);
2240   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2241   loop_optimizer_finalize ();
2242 }
2243
2244 /* Gate and execute functions for Reassociation.  */
2245
2246 static unsigned int
2247 execute_reassoc (void)
2248 {
2249   init_reassoc ();
2250
2251   do_reassoc ();
2252   repropagate_negates ();
2253
2254   fini_reassoc ();
2255   return 0;
2256 }
2257
2258 static bool
2259 gate_tree_ssa_reassoc (void)
2260 {
2261   return flag_tree_reassoc != 0;
2262 }
2263
2264 struct gimple_opt_pass pass_reassoc =
2265 {
2266  {
2267   GIMPLE_PASS,
2268   "reassoc",                            /* name */
2269   gate_tree_ssa_reassoc,                /* gate */
2270   execute_reassoc,                      /* execute */
2271   NULL,                                 /* sub */
2272   NULL,                                 /* next */
2273   0,                                    /* static_pass_number */
2274   TV_TREE_REASSOC,                      /* tv_id */
2275   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
2276   0,                                    /* properties_provided */
2277   0,                                    /* properties_destroyed */
2278   0,                                    /* todo_flags_start */
2279   TODO_dump_func | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa /* todo_flags_finish */
2280  }
2281 };
2282