OSDN Git Service

* tree-ssa-threadupdate.c: Replace REDIRECTION_DATA varray with
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-threadupdate.c
1 /* Thread edges through blocks and update the control flow and SSA graphs.
2    Copyright (C) 2004 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify
7 it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
9 any later version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful,
12 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 GNU General Public License for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to
18 the Free Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330,
19 Boston, MA 02111-1307, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "flags.h"
27 #include "rtl.h"
28 #include "tm_p.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "basic-block.h"
31 #include "output.h"
32 #include "errors.h"
33 #include "expr.h"
34 #include "function.h"
35 #include "diagnostic.h"
36 #include "tree-flow.h"
37 #include "tree-dump.h"
38 #include "tree-pass.h"
39
40 /* Given a block B, update the CFG and SSA graph to reflect redirecting
41    one or more in-edges to B to instead reach the destination of an
42    out-edge from B while preserving any side effects in B.
43
44    i.e., given A->B and B->C, change A->B to be A->C yet still preserve the
45    side effects of executing B.
46
47      1. Make a copy of B (including its outgoing edges and statements).  Call
48         the copy B'.  Note B' has no incoming edges or PHIs at this time.
49
50      2. Remove the control statement at the end of B' and all outgoing edges
51         except B'->C.
52
53      3. Add a new argument to each PHI in C with the same value as the existing
54         argument associated with edge B->C.  Associate the new PHI arguments
55         with the edge B'->C.
56
57      4. For each PHI in B, find or create a PHI in B' with an identical
58         PHI_RESULT.  Add an argument to the PHI in B' which has the same
59         value as the PHI in B associated with the edge A->B.  Associate
60         the new argument in the PHI in B' with the edge A->B.
61
62      5. Change the edge A->B to A->B'.
63
64         5a. This automatically deletes any PHI arguments associated with the
65             edge A->B in B.
66
67         5b. This automatically associates each new argument added in step 4
68             with the edge A->B'.
69
70      6. Repeat for other incoming edges into B.
71
72      7. Put the duplicated resources in B and all the B' blocks into SSA form.
73
74    Note that block duplication can be minimized by first collecting the
75    the set of unique destination blocks that the incoming edges should
76    be threaded to.  Block duplication can be further minimized by using
77    B instead of creating B' for one destination if all edges into B are
78    going to be threaded to a successor of B.
79
80    We further reduce the number of edges and statements we create by
81    not copying all the outgoing edges and the control statement in
82    step #1.  We instead create a template block without the outgoing
83    edges and duplicate the template.  */
84
85
86 /* Steps #5 and #6 of the above algorithm are best implemented by walking
87    all the incoming edges which thread to the same destination edge at
88    the same time.  That avoids lots of table lookups to get information
89    for the destination edge.
90
91    To realize that implementation we create a list of incoming edges
92    which thread to the same outgoing edge.  Thus to implement steps
93    #5 and #6 we traverse our hash table of outgoing edge information.
94    For each entry we walk the list of incoming edges which thread to
95    the current outgoing edge.  */
96
97 struct el
98 {
99   edge e;
100   struct el *next;
101 };
102
103 /* Main data structure recording information regarding B's duplicate
104    blocks.  */
105
106 /* We need to efficiently record the unique thread destinations of this
107    block and specific information associated with those destinations.  We
108    may have many incoming edges threaded to the same outgoing edge.  This
109    can be naturaly implemented with a hash table.  */
110
111 struct redirection_data
112 {
113   /* A duplicate of B with the trailing control statement removed and which
114      targets a single successor of B.  */
115   basic_block dup_block;
116
117   /* An outgoing edge from B.  DUP_BLOCK will have OUTGOING_EDGE->dest as
118      its single successor.  */
119   edge outgoing_edge;
120
121   /* A list of incoming edges which we want to thread to
122      OUTGOING_EDGE->dest.  */
123   struct el *incoming_edges;
124
125   /* Flag indicating whether or not we should create a duplicate block
126      for this thread destination.  This is only true if we are threading
127      all incoming edges and thus are using BB itself as a duplicate block.  */
128   bool do_not_duplicate;
129 };
130
131 /* Main data structure to hold information for duplicates of BB.  */
132 static htab_t redirection_data;
133
134 /* Data structure of information to pass to hash table traversal routines.  */
135 struct local_info
136 {
137   /* The current block we are working on.  */
138   basic_block bb;
139
140   /* A template copy of BB with no outgoing edges or control statement that
141      we use for creating copies.  */
142   basic_block template_block;
143 };
144
145 /* Remove the last statement in block BB if it is a control statement
146    Also remove all outgoing edges except the edge which reaches DEST_BB.
147    If DEST_BB is NULL, then remove all outgoing edges.  */
148
149 static void
150 remove_ctrl_stmt_and_useless_edges (basic_block bb, basic_block dest_bb)
151 {
152   block_stmt_iterator bsi;
153   edge e;
154   edge_iterator ei;
155
156   bsi = bsi_last (bb);
157
158   /* If the duplicate ends with a control statement, then remove it.
159
160      Note that if we are duplicating the template block rather than the
161      original basic block, then the duplicate might not have any real
162      statements in it.  */
163   if (!bsi_end_p (bsi)
164       && bsi_stmt (bsi)
165       && (TREE_CODE (bsi_stmt (bsi)) == COND_EXPR
166           || TREE_CODE (bsi_stmt (bsi)) == SWITCH_EXPR))
167     bsi_remove (&bsi);
168
169   for (ei = ei_start (bb->succs); (e = ei_safe_edge (ei)); )
170     {
171       if (e->dest != dest_bb)
172         ssa_remove_edge (e);
173       else
174         ei_next (&ei);
175     }
176 }
177
178 /* Create a duplicate of BB which only reaches the destination of the edge
179    stored in RD.  Record the duplicate block in RD.  */
180
181 static void
182 create_block_for_threading (basic_block bb, struct redirection_data *rd)
183 {
184   /* We can use the generic block duplication code and simply remove
185      the stuff we do not need.  */
186   rd->dup_block = duplicate_block (bb, NULL);
187
188   /* Zero out the profile, since the block is unreachable for now.  */
189   rd->dup_block->frequency = 0;
190   rd->dup_block->count = 0;
191
192   /* The call to duplicate_block will copy everything, including the
193      useless COND_EXPR or SWITCH_EXPR at the end of BB.  We just remove
194      the useless COND_EXPR or SWITCH_EXPR here rather than having a
195      specialized block copier.  We also remove all outgoing edges
196      from the duplicate block.  The appropriate edge will be created
197      later.  */
198   remove_ctrl_stmt_and_useless_edges (rd->dup_block, NULL);
199 }
200
201 /* Hashing and equality routines for our hash table.  */
202 static hashval_t
203 redirection_data_hash (const void *p)
204 {
205   edge e = ((struct redirection_data *)p)->outgoing_edge;
206   return htab_hash_pointer (e);
207 }
208
209 static int
210 redirection_data_eq (const void *p1, const void *p2)
211 {
212   edge e1 = ((struct redirection_data *)p1)->outgoing_edge;
213   edge e2 = ((struct redirection_data *)p2)->outgoing_edge;
214
215   return e1 == e2;
216 }
217
218 /* Given an outgoing edge E lookup and return its entry in our hash table.
219
220    If INSERT is true, then we insert the entry into the hash table if
221    it is not already present.  INCOMING_EDGE is added to the list of incoming
222    edges associated with E in the hash table.  */
223
224 static struct redirection_data *
225 lookup_redirection_data (edge e, edge incoming_edge, bool insert)
226 {
227   void **slot;
228   struct redirection_data *elt;
229
230  /* Build a hash table element so we can see if E is already
231      in the table.  */
232   elt = xmalloc (sizeof (struct redirection_data));
233   elt->outgoing_edge = e;
234   elt->dup_block = NULL;
235   elt->do_not_duplicate = false;
236   elt->incoming_edges = NULL;
237
238   slot = htab_find_slot (redirection_data, elt, insert);
239
240   /* This will only happen if INSERT is false and the entry is not
241      in the hash table.  */
242   if (slot == NULL)
243     {
244       free (elt);
245       return NULL;
246     }
247
248   /* This will only happen if E was not in the hash table and
249      INSERT is true.  */
250   if (*slot == NULL)
251     {
252       *slot = (void *)elt;
253       elt->incoming_edges = xmalloc (sizeof (struct el));
254       elt->incoming_edges->e = incoming_edge;
255       elt->incoming_edges->next = NULL;
256       return elt;
257     }
258   /* E was in the hash table.  */
259   else
260     {
261       /* Free ELT as we do not need it anymore, we will extract the
262          relevant entry from the hash table itself.  */
263       free (elt);
264
265       /* Get the entry stored in the hash table.  */
266       elt = (struct redirection_data *) *slot;
267
268       /* If insertion was requested, then we need to add INCOMING_EDGE
269          to the list of incoming edges associated with E.  */
270       if (insert)
271         {
272           struct el *el = xmalloc (sizeof (struct el));
273           el->next = elt->incoming_edges;
274           el->e = incoming_edge;
275           elt->incoming_edges = el;
276         }
277
278       return elt;
279     }
280 }
281
282 /* Given a duplicate block and its single destination (both stored
283    in RD).  Create an edge between the duplicate and its single
284    destination.
285
286    Add an additional argument to any PHI nodes at the single
287    destination.  */
288
289 static void
290 create_edge_and_update_destination_phis (struct redirection_data *rd)
291 {
292   edge e = make_edge (rd->dup_block, rd->outgoing_edge->dest, EDGE_FALLTHRU);
293   tree phi;
294
295   /* If there are any PHI nodes at the destination of the outgoing edge
296      from the duplicate block, then we will need to add a new argument
297      to them.  The argument should have the same value as the argument
298      associated with the outgoing edge stored in RD.  */
299   for (phi = phi_nodes (e->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
300     {
301       int indx = phi_arg_from_edge (phi, rd->outgoing_edge);
302       add_phi_arg (&phi, PHI_ARG_DEF_TREE (phi, indx), e);
303     }
304 }
305
306 /* Hash table traversal callback routine to create duplicate blocks.  */
307
308 static int
309 create_duplicates (void **slot, void *data)
310 {
311   struct redirection_data *rd = (struct redirection_data *) *slot;
312   struct local_info *local_info = (struct local_info *)data;
313
314   /* If this entry should not have a duplicate created, then there's
315      nothing to do.  */
316   if (rd->do_not_duplicate)
317     return 1;
318
319   /* Create a template block if we have not done so already.  Otherwise
320      use the template to create a new block.  */
321   if (local_info->template_block == NULL)
322     {
323       create_block_for_threading (local_info->bb, rd);
324       local_info->template_block = rd->dup_block;
325
326       /* We do not create any outgoing edges for the template.  We will
327          take care of that in a later traversal.  That way we do not
328          create edges that are going to just be deleted.  */
329     }
330   else
331     {
332       create_block_for_threading (local_info->template_block, rd);
333
334       /* Go ahead and wire up outgoing edges and update PHIs for the duplicate
335          block.  */
336       create_edge_and_update_destination_phis (rd);
337     }
338
339   /* Keep walking the hash table.  */
340   return 1;
341 }
342
343 /* We did not create any outgoing edges for the template block during
344    block creation.  This hash table traversal callback creates the
345    outgoing edge for the template block.  */
346
347 static int
348 fixup_template_block (void **slot, void *data)
349 {
350   struct redirection_data *rd = (struct redirection_data *) *slot;
351   struct local_info *local_info = (struct local_info *)data;
352
353   /* If this is the template block, then create its outgoing edges
354      and halt the hash table traversal.  */
355   if (rd->dup_block && rd->dup_block == local_info->template_block)
356     {
357       create_edge_and_update_destination_phis (rd);
358       return 0;
359     }
360
361   return 1;
362 }
363
364 /* Hash table traversal callback to redirect each incoming edge
365    associated with this hash table element to its new destination.  */
366
367 static int
368 redirect_edges (void **slot, void *data)
369 {
370   struct redirection_data *rd = (struct redirection_data *) *slot;
371   struct local_info *local_info = (struct local_info *)data;
372   struct el *next, *el;
373
374   /* Walk over all the incoming edges associated associated with this
375      hash table entry.  */
376   for (el = rd->incoming_edges; el; el = next)
377     {
378       edge e = el->e;
379
380       /* Go ahead and free this element from the list.  Doing this now
381          avoids the need for another list walk when we destroy the hash
382          table.  */
383       next = el->next;
384       free (el);
385
386       /* Go ahead and clear E->aux.  It's not needed anymore and failure
387          to clear it will cause all kinds of unpleasant problems later.  */
388       e->aux = NULL;
389
390       if (rd->dup_block)
391         {
392           edge e2;
393
394           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
395             fprintf (dump_file, "  Threaded jump %d --> %d to %d\n",
396                      e->src->index, e->dest->index, rd->dup_block->index);
397
398           /* Redirect the incoming edge to the appropriate duplicate
399              block.  */
400           e2 = redirect_edge_and_branch (e, rd->dup_block);
401           flush_pending_stmts (e2);
402
403           if ((dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
404               && e->src != e2->src)
405             fprintf (dump_file, "    basic block %d created\n", e2->src->index);
406         }
407       else
408         {
409           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
410             fprintf (dump_file, "  Threaded jump %d --> %d to %d\n",
411                      e->src->index, e->dest->index, local_info->bb->index);
412
413           /* We are using BB as the duplicate.  Remove the unnecessary
414              outgoing edges and statements from BB.  */
415           remove_ctrl_stmt_and_useless_edges (local_info->bb,
416                                               rd->outgoing_edge->dest);
417
418           /* And fixup the flags on the single remaining edge.  */
419           EDGE_SUCC (local_info->bb, 0)->flags
420             &= ~(EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE);
421           EDGE_SUCC (local_info->bb, 0)->flags |= EDGE_FALLTHRU;
422         }
423     }
424   return 1;
425 }
426
427 /* BB is a block which ends with a COND_EXPR or SWITCH_EXPR and when BB
428    is reached via one or more specific incoming edges, we know which
429    outgoing edge from BB will be traversed.
430
431    We want to redirect those incoming edges to the target of the
432    appropriate outgoing edge.  Doing so avoids a conditional branch
433    and may expose new optimization opportunities.  Note that we have
434    to update dominator tree and SSA graph after such changes.
435
436    The key to keeping the SSA graph update manageable is to duplicate
437    the side effects occurring in BB so that those side effects still
438    occur on the paths which bypass BB after redirecting edges.
439
440    We accomplish this by creating duplicates of BB and arranging for
441    the duplicates to unconditionally pass control to one specific
442    successor of BB.  We then revector the incoming edges into BB to
443    the appropriate duplicate of BB.
444
445    BB and its duplicates will have assignments to the same set of
446    SSA_NAMEs.  Right now, we just call into rewrite_ssa_into_ssa
447    to update the SSA graph for those names.
448
449    We are also going to experiment with a true incremental update
450    scheme for the duplicated resources.  One of the interesting
451    properties we can exploit here is that all the resources set
452    in BB will have the same IDFS, so we have one IDFS computation
453    per block with incoming threaded edges, which can lower the
454    cost of the true incremental update algorithm.  */
455
456 static void
457 thread_block (basic_block bb)
458 {
459   /* E is an incoming edge into BB that we may or may not want to
460      redirect to a duplicate of BB.  */
461   edge e;
462   edge_iterator ei;
463   struct local_info local_info;
464
465   /* ALL indicates whether or not all incoming edges into BB should
466      be threaded to a duplicate of BB.  */
467   bool all = true;
468
469   /* To avoid scanning a linear array for the element we need we instead
470      use a hash table.  For normal code there should be no noticable
471      difference.  However, if we have a block with a large number of
472      incoming and outgoing edges such linear searches can get expensive.  */
473   redirection_data = htab_create (EDGE_COUNT (bb->succs),
474                                   redirection_data_hash,
475                                   redirection_data_eq,
476                                   free);
477
478   /* Record each unique threaded destination into a hash table for
479      efficient lookups.  */
480   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
481     {
482       if (!e->aux)
483         {
484           all = false;
485         }
486       else
487         {
488           edge e2 = e->aux;
489
490           /* Insert the outgoing edge into the hash table if it is not
491              already in the hash table.  */
492           lookup_redirection_data (e2, e, true);
493         }
494     }
495
496   /* If we are going to thread all incoming edges to an outgoing edge, then
497      BB will become unreachable.  Rather than just throwing it away, use
498      it for one of the duplicates.  Mark the first incoming edge with the
499      DO_NOT_DUPLICATE attribute.  */
500   if (all)
501     {
502       edge e = EDGE_PRED (bb, 0)->aux;
503       lookup_redirection_data (e, NULL, false)->do_not_duplicate = true;
504     }
505
506   /* Now create duplicates of BB.
507
508      Note that for a block with a high outgoing degree we can waste
509      a lot of time and memory creating and destroying useless edges.
510
511      So we first duplicate BB and remove the control structure at the
512      tail of the duplicate as well as all outgoing edges from the
513      duplicate.  We then use that duplicate block as a template for
514      the rest of the duplicates.  */
515   local_info.template_block = NULL;
516   local_info.bb = bb;
517   htab_traverse (redirection_data, create_duplicates, &local_info);
518
519   /* The template does not have an outgoing edge.  Create that outgoing
520      edge and update PHI nodes as the edge's target as necessary.
521
522      We do this after creating all the duplicates to avoid creating
523      unnecessary edges.  */
524   htab_traverse (redirection_data, fixup_template_block, &local_info);
525
526   /* The hash table traversals above created the duplicate blocks (and the
527      statements within the duplicate blocks).  This loop creates PHI nodes for
528      the duplicated blocks and redirects the incoming edges into BB to reach
529      the duplicates of BB.  */
530   htab_traverse (redirection_data, redirect_edges, &local_info);
531
532   /* Done with this block.  Clear REDIRECTION_DATA.  */
533   htab_delete (redirection_data);
534   redirection_data = NULL;
535 }
536
537 /* Walk through all blocks and thread incoming edges to the block's
538    destinations as requested.  This is the only entry point into this
539    file.
540
541    Blocks which have one or more incoming edges have INCOMING_EDGE_THREADED
542    set in the block's annotation.
543
544    Each edge that should be threaded has the new destination edge stored in
545    the original edge's AUX field.
546
547    This routine (or one of its callees) will clear INCOMING_EDGE_THREADED
548    in the block annotations and the AUX field in the edges.
549
550    It is the caller's responsibility to fix the dominance information
551    and rewrite duplicated SSA_NAMEs back into SSA form.
552
553    Returns true if one or more edges were threaded, false otherwise.  */
554
555 bool
556 thread_through_all_blocks (void)
557 {
558   basic_block bb;
559   bool retval = false;
560
561   FOR_EACH_BB (bb)
562     {
563       if (bb_ann (bb)->incoming_edge_threaded)
564         {
565           thread_block (bb);
566           retval = true;
567           bb_ann (bb)->incoming_edge_threaded = false;
568         }
569     }
570   return retval;
571 }