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gcc/
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-vectorizer.c
1 /* Loop Vectorization
2    Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Dorit Naishlos <dorit@il.ibm.com>
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* Loop Vectorization Pass.
22
23    This pass tries to vectorize loops. This first implementation focuses on
24    simple inner-most loops, with no conditional control flow, and a set of
25    simple operations which vector form can be expressed using existing
26    tree codes (PLUS, MULT etc).
27
28    For example, the vectorizer transforms the following simple loop:
29
30         short a[N]; short b[N]; short c[N]; int i;
31
32         for (i=0; i<N; i++){
33           a[i] = b[i] + c[i];
34         }
35
36    as if it was manually vectorized by rewriting the source code into:
37
38         typedef int __attribute__((mode(V8HI))) v8hi;
39         short a[N];  short b[N]; short c[N];   int i;
40         v8hi *pa = (v8hi*)a, *pb = (v8hi*)b, *pc = (v8hi*)c;
41         v8hi va, vb, vc;
42
43         for (i=0; i<N/8; i++){
44           vb = pb[i];
45           vc = pc[i];
46           va = vb + vc;
47           pa[i] = va;
48         }
49
50         The main entry to this pass is vectorize_loops(), in which
51    the vectorizer applies a set of analyses on a given set of loops,
52    followed by the actual vectorization transformation for the loops that
53    had successfully passed the analysis phase.
54
55         Throughout this pass we make a distinction between two types of
56    data: scalars (which are represented by SSA_NAMES), and memory references
57    ("data-refs"). These two types of data require different handling both 
58    during analysis and transformation. The types of data-refs that the 
59    vectorizer currently supports are ARRAY_REFS which base is an array DECL 
60    (not a pointer), and INDIRECT_REFS through pointers; both array and pointer
61    accesses are required to have a  simple (consecutive) access pattern.
62
63    Analysis phase:
64    ===============
65         The driver for the analysis phase is vect_analyze_loop_nest().
66    It applies a set of analyses, some of which rely on the scalar evolution 
67    analyzer (scev) developed by Sebastian Pop.
68
69         During the analysis phase the vectorizer records some information
70    per stmt in a "stmt_vec_info" struct which is attached to each stmt in the 
71    loop, as well as general information about the loop as a whole, which is
72    recorded in a "loop_vec_info" struct attached to each loop.
73
74    Transformation phase:
75    =====================
76         The loop transformation phase scans all the stmts in the loop, and
77    creates a vector stmt (or a sequence of stmts) for each scalar stmt S in
78    the loop that needs to be vectorized. It insert the vector code sequence
79    just before the scalar stmt S, and records a pointer to the vector code
80    in STMT_VINFO_VEC_STMT (stmt_info) (stmt_info is the stmt_vec_info struct 
81    attached to S). This pointer will be used for the vectorization of following
82    stmts which use the def of stmt S. Stmt S is removed if it writes to memory;
83    otherwise, we rely on dead code elimination for removing it.
84
85         For example, say stmt S1 was vectorized into stmt VS1:
86
87    VS1: vb = px[i];
88    S1:  b = x[i];    STMT_VINFO_VEC_STMT (stmt_info (S1)) = VS1
89    S2:  a = b;
90
91    To vectorize stmt S2, the vectorizer first finds the stmt that defines
92    the operand 'b' (S1), and gets the relevant vector def 'vb' from the
93    vector stmt VS1 pointed to by STMT_VINFO_VEC_STMT (stmt_info (S1)). The
94    resulting sequence would be:
95
96    VS1: vb = px[i];
97    S1:  b = x[i];       STMT_VINFO_VEC_STMT (stmt_info (S1)) = VS1
98    VS2: va = vb;
99    S2:  a = b;          STMT_VINFO_VEC_STMT (stmt_info (S2)) = VS2
100
101         Operands that are not SSA_NAMEs, are data-refs that appear in 
102    load/store operations (like 'x[i]' in S1), and are handled differently.
103
104    Target modeling:
105    =================
106         Currently the only target specific information that is used is the
107    size of the vector (in bytes) - "UNITS_PER_SIMD_WORD". Targets that can 
108    support different sizes of vectors, for now will need to specify one value 
109    for "UNITS_PER_SIMD_WORD". More flexibility will be added in the future.
110
111         Since we only vectorize operations which vector form can be
112    expressed using existing tree codes, to verify that an operation is
113    supported, the vectorizer checks the relevant optab at the relevant
114    machine_mode (e.g, add_optab->handlers[(int) V8HImode].insn_code). If
115    the value found is CODE_FOR_nothing, then there's no target support, and
116    we can't vectorize the stmt.
117
118    For additional information on this project see:
119    http://gcc.gnu.org/projects/tree-ssa/vectorization.html
120 */
121
122 #include "config.h"
123 #include "system.h"
124 #include "coretypes.h"
125 #include "tm.h"
126 #include "ggc.h"
127 #include "tree.h"
128 #include "target.h"
129 #include "rtl.h"
130 #include "basic-block.h"
131 #include "diagnostic.h"
132 #include "tree-flow.h"
133 #include "tree-dump.h"
134 #include "timevar.h"
135 #include "cfgloop.h"
136 #include "cfglayout.h"
137 #include "expr.h"
138 #include "recog.h"
139 #include "optabs.h"
140 #include "params.h"
141 #include "toplev.h"
142 #include "tree-chrec.h"
143 #include "tree-data-ref.h"
144 #include "tree-scalar-evolution.h"
145 #include "input.h"
146 #include "tree-vectorizer.h"
147 #include "tree-pass.h"
148
149 /*************************************************************************
150   Simple Loop Peeling Utilities
151  *************************************************************************/
152 static void slpeel_update_phis_for_duplicate_loop 
153   (struct loop *, struct loop *, bool after);
154 static void slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 
155   (edge, struct loop *, bool, basic_block *, bitmap *); 
156 static void slpeel_update_phi_nodes_for_guard2 
157   (edge, struct loop *, bool, basic_block *);
158 static edge slpeel_add_loop_guard (basic_block, tree, basic_block, basic_block);
159
160 static void rename_use_op (use_operand_p);
161 static void rename_variables_in_bb (basic_block);
162 static void rename_variables_in_loop (struct loop *);
163
164 /*************************************************************************
165   General Vectorization Utilities
166  *************************************************************************/
167 static void vect_set_dump_settings (void);
168
169 /* vect_dump will be set to stderr or dump_file if exist.  */
170 FILE *vect_dump;
171
172 /* vect_verbosity_level set to an invalid value 
173    to mark that it's uninitialized.  */
174 enum verbosity_levels vect_verbosity_level = MAX_VERBOSITY_LEVEL;
175
176 /* Loop location.  */
177 static LOC vect_loop_location;
178
179 /* Bitmap of virtual variables to be renamed.  */
180 bitmap vect_memsyms_to_rename;
181 \f
182 /*************************************************************************
183   Simple Loop Peeling Utilities
184
185   Utilities to support loop peeling for vectorization purposes.
186  *************************************************************************/
187
188
189 /* Renames the use *OP_P.  */
190
191 static void
192 rename_use_op (use_operand_p op_p)
193 {
194   tree new_name;
195
196   if (TREE_CODE (USE_FROM_PTR (op_p)) != SSA_NAME)
197     return;
198
199   new_name = get_current_def (USE_FROM_PTR (op_p));
200
201   /* Something defined outside of the loop.  */
202   if (!new_name)
203     return;
204
205   /* An ordinary ssa name defined in the loop.  */
206
207   SET_USE (op_p, new_name);
208 }
209
210
211 /* Renames the variables in basic block BB.  */
212
213 static void
214 rename_variables_in_bb (basic_block bb)
215 {
216   tree phi;
217   block_stmt_iterator bsi;
218   tree stmt;
219   use_operand_p use_p;
220   ssa_op_iter iter;
221   edge e;
222   edge_iterator ei;
223   struct loop *loop = bb->loop_father;
224
225   for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
226     {
227       stmt = bsi_stmt (bsi);
228       FOR_EACH_SSA_USE_OPERAND (use_p, stmt, iter, SSA_OP_ALL_USES)
229         rename_use_op (use_p);
230     }
231
232   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
233     {
234       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
235         continue;
236       for (phi = phi_nodes (e->dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
237         rename_use_op (PHI_ARG_DEF_PTR_FROM_EDGE (phi, e));
238     }
239 }
240
241
242 /* Renames variables in new generated LOOP.  */
243
244 static void
245 rename_variables_in_loop (struct loop *loop)
246 {
247   unsigned i;
248   basic_block *bbs;
249
250   bbs = get_loop_body (loop);
251
252   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
253     rename_variables_in_bb (bbs[i]);
254
255   free (bbs);
256 }
257
258
259 /* Update the PHI nodes of NEW_LOOP.
260
261    NEW_LOOP is a duplicate of ORIG_LOOP.
262    AFTER indicates whether NEW_LOOP executes before or after ORIG_LOOP:
263    AFTER is true if NEW_LOOP executes after ORIG_LOOP, and false if it
264    executes before it.  */
265
266 static void
267 slpeel_update_phis_for_duplicate_loop (struct loop *orig_loop,
268                                        struct loop *new_loop, bool after)
269 {
270   tree new_ssa_name;
271   tree phi_new, phi_orig;
272   tree def;
273   edge orig_loop_latch = loop_latch_edge (orig_loop);
274   edge orig_entry_e = loop_preheader_edge (orig_loop);
275   edge new_loop_exit_e = single_exit (new_loop);
276   edge new_loop_entry_e = loop_preheader_edge (new_loop);
277   edge entry_arg_e = (after ? orig_loop_latch : orig_entry_e);
278
279   /*
280      step 1. For each loop-header-phi:
281              Add the first phi argument for the phi in NEW_LOOP
282             (the one associated with the entry of NEW_LOOP)
283
284      step 2. For each loop-header-phi:
285              Add the second phi argument for the phi in NEW_LOOP
286             (the one associated with the latch of NEW_LOOP)
287
288      step 3. Update the phis in the successor block of NEW_LOOP.
289
290         case 1: NEW_LOOP was placed before ORIG_LOOP:
291                 The successor block of NEW_LOOP is the header of ORIG_LOOP.
292                 Updating the phis in the successor block can therefore be done
293                 along with the scanning of the loop header phis, because the
294                 header blocks of ORIG_LOOP and NEW_LOOP have exactly the same
295                 phi nodes, organized in the same order.
296
297         case 2: NEW_LOOP was placed after ORIG_LOOP:
298                 The successor block of NEW_LOOP is the original exit block of 
299                 ORIG_LOOP - the phis to be updated are the loop-closed-ssa phis.
300                 We postpone updating these phis to a later stage (when
301                 loop guards are added).
302    */
303
304
305   /* Scan the phis in the headers of the old and new loops
306      (they are organized in exactly the same order).  */
307
308   for (phi_new = phi_nodes (new_loop->header),
309        phi_orig = phi_nodes (orig_loop->header);
310        phi_new && phi_orig;
311        phi_new = PHI_CHAIN (phi_new), phi_orig = PHI_CHAIN (phi_orig))
312     {
313       /* step 1.  */
314       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_orig, entry_arg_e);
315       add_phi_arg (phi_new, def, new_loop_entry_e);
316
317       /* step 2.  */
318       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi_orig, orig_loop_latch);
319       if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
320         continue;
321
322       new_ssa_name = get_current_def (def);
323       if (!new_ssa_name)
324         {
325           /* This only happens if there are no definitions
326              inside the loop. use the phi_result in this case.  */
327           new_ssa_name = PHI_RESULT (phi_new);
328         }
329
330       /* An ordinary ssa name defined in the loop.  */
331       add_phi_arg (phi_new, new_ssa_name, loop_latch_edge (new_loop));
332
333       /* step 3 (case 1).  */
334       if (!after)
335         {
336           gcc_assert (new_loop_exit_e == orig_entry_e);
337           SET_PHI_ARG_DEF (phi_orig,
338                            new_loop_exit_e->dest_idx,
339                            new_ssa_name);
340         }
341     }
342 }
343
344
345 /* Update PHI nodes for a guard of the LOOP.
346
347    Input:
348    - LOOP, GUARD_EDGE: LOOP is a loop for which we added guard code that
349         controls whether LOOP is to be executed.  GUARD_EDGE is the edge that
350         originates from the guard-bb, skips LOOP and reaches the (unique) exit
351         bb of LOOP.  This loop-exit-bb is an empty bb with one successor.
352         We denote this bb NEW_MERGE_BB because before the guard code was added
353         it had a single predecessor (the LOOP header), and now it became a merge
354         point of two paths - the path that ends with the LOOP exit-edge, and
355         the path that ends with GUARD_EDGE.
356    - NEW_EXIT_BB: New basic block that is added by this function between LOOP
357         and NEW_MERGE_BB. It is used to place loop-closed-ssa-form exit-phis.
358
359    ===> The CFG before the guard-code was added:
360         LOOP_header_bb:
361           loop_body
362           if (exit_loop) goto update_bb
363           else           goto LOOP_header_bb
364         update_bb:
365
366    ==> The CFG after the guard-code was added:
367         guard_bb:
368           if (LOOP_guard_condition) goto new_merge_bb
369           else                      goto LOOP_header_bb
370         LOOP_header_bb:
371           loop_body
372           if (exit_loop_condition) goto new_merge_bb
373           else                     goto LOOP_header_bb
374         new_merge_bb:
375           goto update_bb
376         update_bb:
377
378    ==> The CFG after this function:
379         guard_bb:
380           if (LOOP_guard_condition) goto new_merge_bb
381           else                      goto LOOP_header_bb
382         LOOP_header_bb:
383           loop_body
384           if (exit_loop_condition) goto new_exit_bb
385           else                     goto LOOP_header_bb
386         new_exit_bb:
387         new_merge_bb:
388           goto update_bb
389         update_bb:
390
391    This function:
392    1. creates and updates the relevant phi nodes to account for the new
393       incoming edge (GUARD_EDGE) into NEW_MERGE_BB. This involves:
394       1.1. Create phi nodes at NEW_MERGE_BB.
395       1.2. Update the phi nodes at the successor of NEW_MERGE_BB (denoted
396            UPDATE_BB).  UPDATE_BB was the exit-bb of LOOP before NEW_MERGE_BB
397    2. preserves loop-closed-ssa-form by creating the required phi nodes
398       at the exit of LOOP (i.e, in NEW_EXIT_BB).
399
400    There are two flavors to this function:
401
402    slpeel_update_phi_nodes_for_guard1:
403      Here the guard controls whether we enter or skip LOOP, where LOOP is a
404      prolog_loop (loop1 below), and the new phis created in NEW_MERGE_BB are
405      for variables that have phis in the loop header.
406
407    slpeel_update_phi_nodes_for_guard2:
408      Here the guard controls whether we enter or skip LOOP, where LOOP is an
409      epilog_loop (loop2 below), and the new phis created in NEW_MERGE_BB are
410      for variables that have phis in the loop exit.
411
412    I.E., the overall structure is:
413
414         loop1_preheader_bb:
415                 guard1 (goto loop1/merg1_bb)
416         loop1
417         loop1_exit_bb:
418                 guard2 (goto merge1_bb/merge2_bb)
419         merge1_bb
420         loop2
421         loop2_exit_bb
422         merge2_bb
423         next_bb
424
425    slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 takes care of creating phis in
426    loop1_exit_bb and merge1_bb. These are entry phis (phis for the vars
427    that have phis in loop1->header).
428
429    slpeel_update_phi_nodes_for_guard2 takes care of creating phis in
430    loop2_exit_bb and merge2_bb. These are exit phis (phis for the vars
431    that have phis in next_bb). It also adds some of these phis to
432    loop1_exit_bb.
433
434    slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 is always called before
435    slpeel_update_phi_nodes_for_guard2. They are both needed in order
436    to create correct data-flow and loop-closed-ssa-form.
437
438    Generally slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 creates phis for variables
439    that change between iterations of a loop (and therefore have a phi-node
440    at the loop entry), whereas slpeel_update_phi_nodes_for_guard2 creates
441    phis for variables that are used out of the loop (and therefore have 
442    loop-closed exit phis). Some variables may be both updated between 
443    iterations and used after the loop. This is why in loop1_exit_bb we
444    may need both entry_phis (created by slpeel_update_phi_nodes_for_guard1)
445    and exit phis (created by slpeel_update_phi_nodes_for_guard2).
446
447    - IS_NEW_LOOP: if IS_NEW_LOOP is true, then LOOP is a newly created copy of
448      an original loop. i.e., we have:
449
450            orig_loop
451            guard_bb (goto LOOP/new_merge)
452            new_loop <-- LOOP
453            new_exit
454            new_merge
455            next_bb
456
457      If IS_NEW_LOOP is false, then LOOP is an original loop, in which case we
458      have:
459
460            new_loop
461            guard_bb (goto LOOP/new_merge)
462            orig_loop <-- LOOP
463            new_exit
464            new_merge
465            next_bb
466
467      The SSA names defined in the original loop have a current
468      reaching definition that that records the corresponding new
469      ssa-name used in the new duplicated loop copy.
470   */
471
472 /* Function slpeel_update_phi_nodes_for_guard1
473    
474    Input:
475    - GUARD_EDGE, LOOP, IS_NEW_LOOP, NEW_EXIT_BB - as explained above.
476    - DEFS - a bitmap of ssa names to mark new names for which we recorded
477             information. 
478    
479    In the context of the overall structure, we have:
480
481         loop1_preheader_bb: 
482                 guard1 (goto loop1/merg1_bb)
483 LOOP->  loop1
484         loop1_exit_bb:
485                 guard2 (goto merge1_bb/merge2_bb)
486         merge1_bb
487         loop2
488         loop2_exit_bb
489         merge2_bb
490         next_bb
491
492    For each name updated between loop iterations (i.e - for each name that has
493    an entry (loop-header) phi in LOOP) we create a new phi in:
494    1. merge1_bb (to account for the edge from guard1)
495    2. loop1_exit_bb (an exit-phi to keep LOOP in loop-closed form)
496 */
497
498 static void
499 slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 (edge guard_edge, struct loop *loop,
500                                     bool is_new_loop, basic_block *new_exit_bb,
501                                     bitmap *defs)
502 {
503   tree orig_phi, new_phi;
504   tree update_phi, update_phi2;
505   tree guard_arg, loop_arg;
506   basic_block new_merge_bb = guard_edge->dest;
507   edge e = EDGE_SUCC (new_merge_bb, 0);
508   basic_block update_bb = e->dest;
509   basic_block orig_bb = loop->header;
510   edge new_exit_e;
511   tree current_new_name;
512   tree name;
513
514   /* Create new bb between loop and new_merge_bb.  */
515   *new_exit_bb = split_edge (single_exit (loop));
516
517   new_exit_e = EDGE_SUCC (*new_exit_bb, 0);
518
519   for (orig_phi = phi_nodes (orig_bb), update_phi = phi_nodes (update_bb);
520        orig_phi && update_phi;
521        orig_phi = PHI_CHAIN (orig_phi), update_phi = PHI_CHAIN (update_phi))
522     {
523       /* Virtual phi; Mark it for renaming. We actually want to call
524          mar_sym_for_renaming, but since all ssa renaming datastructures
525          are going to be freed before we get to call ssa_upate, we just
526          record this name for now in a bitmap, and will mark it for
527          renaming later.  */
528       name = PHI_RESULT (orig_phi);
529       if (!is_gimple_reg (SSA_NAME_VAR (name)))
530         bitmap_set_bit (vect_memsyms_to_rename, DECL_UID (SSA_NAME_VAR (name)));
531
532       /** 1. Handle new-merge-point phis  **/
533
534       /* 1.1. Generate new phi node in NEW_MERGE_BB:  */
535       new_phi = create_phi_node (SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (orig_phi)),
536                                  new_merge_bb);
537
538       /* 1.2. NEW_MERGE_BB has two incoming edges: GUARD_EDGE and the exit-edge
539             of LOOP. Set the two phi args in NEW_PHI for these edges:  */
540       loop_arg = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (orig_phi, EDGE_SUCC (loop->latch, 0));
541       guard_arg = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (orig_phi, loop_preheader_edge (loop));
542
543       add_phi_arg (new_phi, loop_arg, new_exit_e);
544       add_phi_arg (new_phi, guard_arg, guard_edge);
545
546       /* 1.3. Update phi in successor block.  */
547       gcc_assert (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi, e) == loop_arg
548                   || PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi, e) == guard_arg);
549       SET_PHI_ARG_DEF (update_phi, e->dest_idx, PHI_RESULT (new_phi));
550       update_phi2 = new_phi;
551
552
553       /** 2. Handle loop-closed-ssa-form phis  **/
554
555       if (!is_gimple_reg (PHI_RESULT (orig_phi)))
556         continue;
557
558       /* 2.1. Generate new phi node in NEW_EXIT_BB:  */
559       new_phi = create_phi_node (SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (orig_phi)),
560                                  *new_exit_bb);
561
562       /* 2.2. NEW_EXIT_BB has one incoming edge: the exit-edge of the loop.  */
563       add_phi_arg (new_phi, loop_arg, single_exit (loop));
564
565       /* 2.3. Update phi in successor of NEW_EXIT_BB:  */
566       gcc_assert (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi2, new_exit_e) == loop_arg);
567       SET_PHI_ARG_DEF (update_phi2, new_exit_e->dest_idx, PHI_RESULT (new_phi));
568
569       /* 2.4. Record the newly created name with set_current_def.
570          We want to find a name such that
571                 name = get_current_def (orig_loop_name)
572          and to set its current definition as follows:
573                 set_current_def (name, new_phi_name)
574
575          If LOOP is a new loop then loop_arg is already the name we're
576          looking for. If LOOP is the original loop, then loop_arg is
577          the orig_loop_name and the relevant name is recorded in its
578          current reaching definition.  */
579       if (is_new_loop)
580         current_new_name = loop_arg;
581       else
582         {
583           current_new_name = get_current_def (loop_arg);
584           /* current_def is not available only if the variable does not
585              change inside the loop, in which case we also don't care
586              about recording a current_def for it because we won't be
587              trying to create loop-exit-phis for it.  */
588           if (!current_new_name)
589             continue;
590         }
591       gcc_assert (get_current_def (current_new_name) == NULL_TREE);
592
593       set_current_def (current_new_name, PHI_RESULT (new_phi));
594       bitmap_set_bit (*defs, SSA_NAME_VERSION (current_new_name));
595     }
596
597   set_phi_nodes (new_merge_bb, phi_reverse (phi_nodes (new_merge_bb)));
598 }
599
600
601 /* Function slpeel_update_phi_nodes_for_guard2
602
603    Input:
604    - GUARD_EDGE, LOOP, IS_NEW_LOOP, NEW_EXIT_BB - as explained above.
605
606    In the context of the overall structure, we have:
607
608         loop1_preheader_bb: 
609                 guard1 (goto loop1/merg1_bb)
610         loop1
611         loop1_exit_bb: 
612                 guard2 (goto merge1_bb/merge2_bb)
613         merge1_bb
614 LOOP->  loop2
615         loop2_exit_bb
616         merge2_bb
617         next_bb
618
619    For each name used out side the loop (i.e - for each name that has an exit
620    phi in next_bb) we create a new phi in:
621    1. merge2_bb (to account for the edge from guard_bb) 
622    2. loop2_exit_bb (an exit-phi to keep LOOP in loop-closed form)
623    3. guard2 bb (an exit phi to keep the preceding loop in loop-closed form),
624       if needed (if it wasn't handled by slpeel_update_phis_nodes_for_phi1).
625 */
626
627 static void
628 slpeel_update_phi_nodes_for_guard2 (edge guard_edge, struct loop *loop,
629                                     bool is_new_loop, basic_block *new_exit_bb)
630 {
631   tree orig_phi, new_phi;
632   tree update_phi, update_phi2;
633   tree guard_arg, loop_arg;
634   basic_block new_merge_bb = guard_edge->dest;
635   edge e = EDGE_SUCC (new_merge_bb, 0);
636   basic_block update_bb = e->dest;
637   edge new_exit_e;
638   tree orig_def, orig_def_new_name;
639   tree new_name, new_name2;
640   tree arg;
641
642   /* Create new bb between loop and new_merge_bb.  */
643   *new_exit_bb = split_edge (single_exit (loop));
644
645   new_exit_e = EDGE_SUCC (*new_exit_bb, 0);
646
647   for (update_phi = phi_nodes (update_bb); update_phi; 
648        update_phi = PHI_CHAIN (update_phi))
649     {
650       orig_phi = update_phi;
651       orig_def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (orig_phi, e);
652       /* This loop-closed-phi actually doesn't represent a use
653          out of the loop - the phi arg is a constant.  */ 
654       if (TREE_CODE (orig_def) != SSA_NAME)
655         continue;
656       orig_def_new_name = get_current_def (orig_def);
657       arg = NULL_TREE;
658
659       /** 1. Handle new-merge-point phis  **/
660
661       /* 1.1. Generate new phi node in NEW_MERGE_BB:  */
662       new_phi = create_phi_node (SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (orig_phi)),
663                                  new_merge_bb);
664
665       /* 1.2. NEW_MERGE_BB has two incoming edges: GUARD_EDGE and the exit-edge
666             of LOOP. Set the two PHI args in NEW_PHI for these edges:  */
667       new_name = orig_def;
668       new_name2 = NULL_TREE;
669       if (orig_def_new_name)
670         {
671           new_name = orig_def_new_name;
672           /* Some variables have both loop-entry-phis and loop-exit-phis.
673              Such variables were given yet newer names by phis placed in
674              guard_bb by slpeel_update_phi_nodes_for_guard1. I.e:
675              new_name2 = get_current_def (get_current_def (orig_name)).  */
676           new_name2 = get_current_def (new_name);
677         }
678   
679       if (is_new_loop)
680         {
681           guard_arg = orig_def;
682           loop_arg = new_name;
683         }
684       else
685         {
686           guard_arg = new_name;
687           loop_arg = orig_def;
688         }
689       if (new_name2)
690         guard_arg = new_name2;
691   
692       add_phi_arg (new_phi, loop_arg, new_exit_e);
693       add_phi_arg (new_phi, guard_arg, guard_edge);
694
695       /* 1.3. Update phi in successor block.  */
696       gcc_assert (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi, e) == orig_def);
697       SET_PHI_ARG_DEF (update_phi, e->dest_idx, PHI_RESULT (new_phi));
698       update_phi2 = new_phi;
699
700
701       /** 2. Handle loop-closed-ssa-form phis  **/
702
703       /* 2.1. Generate new phi node in NEW_EXIT_BB:  */
704       new_phi = create_phi_node (SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (orig_phi)),
705                                  *new_exit_bb);
706
707       /* 2.2. NEW_EXIT_BB has one incoming edge: the exit-edge of the loop.  */
708       add_phi_arg (new_phi, loop_arg, single_exit (loop));
709
710       /* 2.3. Update phi in successor of NEW_EXIT_BB:  */
711       gcc_assert (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi2, new_exit_e) == loop_arg);
712       SET_PHI_ARG_DEF (update_phi2, new_exit_e->dest_idx, PHI_RESULT (new_phi));
713
714
715       /** 3. Handle loop-closed-ssa-form phis for first loop  **/
716
717       /* 3.1. Find the relevant names that need an exit-phi in
718          GUARD_BB, i.e. names for which
719          slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 had not already created a
720          phi node. This is the case for names that are used outside
721          the loop (and therefore need an exit phi) but are not updated
722          across loop iterations (and therefore don't have a
723          loop-header-phi).
724
725          slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 is responsible for
726          creating loop-exit phis in GUARD_BB for names that have a
727          loop-header-phi.  When such a phi is created we also record
728          the new name in its current definition.  If this new name
729          exists, then guard_arg was set to this new name (see 1.2
730          above).  Therefore, if guard_arg is not this new name, this
731          is an indication that an exit-phi in GUARD_BB was not yet
732          created, so we take care of it here.  */
733       if (guard_arg == new_name2)
734         continue;
735       arg = guard_arg;
736
737       /* 3.2. Generate new phi node in GUARD_BB:  */
738       new_phi = create_phi_node (SSA_NAME_VAR (PHI_RESULT (orig_phi)),
739                                  guard_edge->src);
740
741       /* 3.3. GUARD_BB has one incoming edge:  */
742       gcc_assert (EDGE_COUNT (guard_edge->src->preds) == 1);
743       add_phi_arg (new_phi, arg, EDGE_PRED (guard_edge->src, 0));
744
745       /* 3.4. Update phi in successor of GUARD_BB:  */
746       gcc_assert (PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (update_phi2, guard_edge)
747                                                                 == guard_arg);
748       SET_PHI_ARG_DEF (update_phi2, guard_edge->dest_idx, PHI_RESULT (new_phi));
749     }
750
751   set_phi_nodes (new_merge_bb, phi_reverse (phi_nodes (new_merge_bb)));
752 }
753
754
755 /* Make the LOOP iterate NITERS times. This is done by adding a new IV
756    that starts at zero, increases by one and its limit is NITERS.
757
758    Assumption: the exit-condition of LOOP is the last stmt in the loop.  */
759
760 void
761 slpeel_make_loop_iterate_ntimes (struct loop *loop, tree niters)
762 {
763   tree indx_before_incr, indx_after_incr, cond_stmt, cond;
764   tree orig_cond;
765   edge exit_edge = single_exit (loop);
766   block_stmt_iterator loop_cond_bsi;
767   block_stmt_iterator incr_bsi;
768   bool insert_after;
769   tree init = build_int_cst (TREE_TYPE (niters), 0);
770   tree step = build_int_cst (TREE_TYPE (niters), 1);
771   LOC loop_loc;
772
773   orig_cond = get_loop_exit_condition (loop);
774   gcc_assert (orig_cond);
775   loop_cond_bsi = bsi_for_stmt (orig_cond);
776
777   standard_iv_increment_position (loop, &incr_bsi, &insert_after);
778   create_iv (init, step, NULL_TREE, loop,
779              &incr_bsi, insert_after, &indx_before_incr, &indx_after_incr);
780
781   if (exit_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE) /* 'then' edge exits the loop.  */
782     cond = build2 (GE_EXPR, boolean_type_node, indx_after_incr, niters);
783   else /* 'then' edge loops back.  */
784     cond = build2 (LT_EXPR, boolean_type_node, indx_after_incr, niters);
785
786   cond_stmt = build3 (COND_EXPR, TREE_TYPE (orig_cond), cond,
787                       NULL_TREE, NULL_TREE);
788   bsi_insert_before (&loop_cond_bsi, cond_stmt, BSI_SAME_STMT);
789
790   /* Remove old loop exit test:  */
791   bsi_remove (&loop_cond_bsi, true);
792
793   loop_loc = find_loop_location (loop);
794   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
795     {
796       if (loop_loc != UNKNOWN_LOC)
797         fprintf (dump_file, "\nloop at %s:%d: ",
798                  LOC_FILE (loop_loc), LOC_LINE (loop_loc));
799       print_generic_expr (dump_file, cond_stmt, TDF_SLIM);
800     }
801
802   loop->nb_iterations = niters;
803 }
804
805
806 /* Given LOOP this function generates a new copy of it and puts it 
807    on E which is either the entry or exit of LOOP.  */
808
809 static struct loop *
810 slpeel_tree_duplicate_loop_to_edge_cfg (struct loop *loop, edge e)
811 {
812   struct loop *new_loop;
813   basic_block *new_bbs, *bbs;
814   bool at_exit;
815   bool was_imm_dom;
816   basic_block exit_dest; 
817   tree phi, phi_arg;
818   edge exit, new_exit;
819
820   at_exit = (e == single_exit (loop)); 
821   if (!at_exit && e != loop_preheader_edge (loop))
822     return NULL;
823
824   bbs = get_loop_body (loop);
825
826   /* Check whether duplication is possible.  */
827   if (!can_copy_bbs_p (bbs, loop->num_nodes))
828     {
829       free (bbs);
830       return NULL;
831     }
832
833   /* Generate new loop structure.  */
834   new_loop = duplicate_loop (loop, loop_outer (loop));
835   if (!new_loop)
836     {
837       free (bbs);
838       return NULL;
839     }
840
841   exit_dest = single_exit (loop)->dest;
842   was_imm_dom = (get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, 
843                                           exit_dest) == loop->header ? 
844                  true : false);
845
846   new_bbs = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
847
848   exit = single_exit (loop);
849   copy_bbs (bbs, loop->num_nodes, new_bbs,
850             &exit, 1, &new_exit, NULL,
851             e->src);
852
853   /* Duplicating phi args at exit bbs as coming 
854      also from exit of duplicated loop.  */
855   for (phi = phi_nodes (exit_dest); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
856     {
857       phi_arg = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, single_exit (loop));
858       if (phi_arg)
859         {
860           edge new_loop_exit_edge;
861
862           if (EDGE_SUCC (new_loop->header, 0)->dest == new_loop->latch)
863             new_loop_exit_edge = EDGE_SUCC (new_loop->header, 1);
864           else
865             new_loop_exit_edge = EDGE_SUCC (new_loop->header, 0);
866   
867           add_phi_arg (phi, phi_arg, new_loop_exit_edge);       
868         }
869     }    
870    
871   if (at_exit) /* Add the loop copy at exit.  */
872     {
873       redirect_edge_and_branch_force (e, new_loop->header);
874       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_loop->header, e->src);
875       if (was_imm_dom)
876         set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, exit_dest, new_loop->header);
877     }
878   else /* Add the copy at entry.  */
879     {
880       edge new_exit_e;
881       edge entry_e = loop_preheader_edge (loop);
882       basic_block preheader = entry_e->src;
883            
884       if (!flow_bb_inside_loop_p (new_loop, 
885                                   EDGE_SUCC (new_loop->header, 0)->dest))
886         new_exit_e = EDGE_SUCC (new_loop->header, 0);
887       else
888         new_exit_e = EDGE_SUCC (new_loop->header, 1); 
889
890       redirect_edge_and_branch_force (new_exit_e, loop->header);
891       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop->header,
892                                new_exit_e->src);
893
894       /* We have to add phi args to the loop->header here as coming 
895          from new_exit_e edge.  */
896       for (phi = phi_nodes (loop->header); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
897         {
898           phi_arg = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, entry_e);
899           if (phi_arg)
900             add_phi_arg (phi, phi_arg, new_exit_e);     
901         }    
902
903       redirect_edge_and_branch_force (entry_e, new_loop->header);
904       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_loop->header, preheader);
905     }
906
907   free (new_bbs);
908   free (bbs);
909
910   return new_loop;
911 }
912
913
914 /* Given the condition statement COND, put it as the last statement
915    of GUARD_BB; EXIT_BB is the basic block to skip the loop;
916    Assumes that this is the single exit of the guarded loop.  
917    Returns the skip edge.  */
918
919 static edge
920 slpeel_add_loop_guard (basic_block guard_bb, tree cond, basic_block exit_bb,
921                         basic_block dom_bb)
922 {
923   block_stmt_iterator bsi;
924   edge new_e, enter_e;
925   tree cond_stmt;
926
927   enter_e = EDGE_SUCC (guard_bb, 0);
928   enter_e->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
929   enter_e->flags |= EDGE_FALSE_VALUE;
930   bsi = bsi_last (guard_bb);
931
932   cond_stmt = build3 (COND_EXPR, void_type_node, cond,
933                       NULL_TREE, NULL_TREE);
934   bsi_insert_after (&bsi, cond_stmt, BSI_NEW_STMT);
935   /* Add new edge to connect guard block to the merge/loop-exit block.  */
936   new_e = make_edge (guard_bb, exit_bb, EDGE_TRUE_VALUE);
937   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, exit_bb, dom_bb);
938   return new_e;
939 }
940
941
942 /* This function verifies that the following restrictions apply to LOOP:
943    (1) it is innermost
944    (2) it consists of exactly 2 basic blocks - header, and an empty latch.
945    (3) it is single entry, single exit
946    (4) its exit condition is the last stmt in the header
947    (5) E is the entry/exit edge of LOOP.
948  */
949
950 bool
951 slpeel_can_duplicate_loop_p (struct loop *loop, edge e)
952 {
953   edge exit_e = single_exit (loop);
954   edge entry_e = loop_preheader_edge (loop);
955   tree orig_cond = get_loop_exit_condition (loop);
956   block_stmt_iterator loop_exit_bsi = bsi_last (exit_e->src);
957
958   if (need_ssa_update_p ())
959     return false;
960
961   if (loop->inner
962       /* All loops have an outer scope; the only case loop->outer is NULL is for
963          the function itself.  */
964       || !loop_outer (loop)
965       || loop->num_nodes != 2
966       || !empty_block_p (loop->latch)
967       || !single_exit (loop)
968       /* Verify that new loop exit condition can be trivially modified.  */
969       || (!orig_cond || orig_cond != bsi_stmt (loop_exit_bsi))
970       || (e != exit_e && e != entry_e))
971     return false;
972
973   return true;
974 }
975
976 #ifdef ENABLE_CHECKING
977 void
978 slpeel_verify_cfg_after_peeling (struct loop *first_loop,
979                                  struct loop *second_loop)
980 {
981   basic_block loop1_exit_bb = single_exit (first_loop)->dest;
982   basic_block loop2_entry_bb = loop_preheader_edge (second_loop)->src;
983   basic_block loop1_entry_bb = loop_preheader_edge (first_loop)->src;
984
985   /* A guard that controls whether the second_loop is to be executed or skipped
986      is placed in first_loop->exit.  first_loopt->exit therefore has two
987      successors - one is the preheader of second_loop, and the other is a bb
988      after second_loop.
989    */
990   gcc_assert (EDGE_COUNT (loop1_exit_bb->succs) == 2);
991    
992   /* 1. Verify that one of the successors of first_loopt->exit is the preheader
993         of second_loop.  */
994    
995   /* The preheader of new_loop is expected to have two predecessors:
996      first_loop->exit and the block that precedes first_loop.  */
997
998   gcc_assert (EDGE_COUNT (loop2_entry_bb->preds) == 2 
999               && ((EDGE_PRED (loop2_entry_bb, 0)->src == loop1_exit_bb
1000                    && EDGE_PRED (loop2_entry_bb, 1)->src == loop1_entry_bb)
1001                || (EDGE_PRED (loop2_entry_bb, 1)->src ==  loop1_exit_bb
1002                    && EDGE_PRED (loop2_entry_bb, 0)->src == loop1_entry_bb)));
1003   
1004   /* Verify that the other successor of first_loopt->exit is after the
1005      second_loop.  */
1006   /* TODO */
1007 }
1008 #endif
1009
1010 /* Function slpeel_tree_peel_loop_to_edge.
1011
1012    Peel the first (last) iterations of LOOP into a new prolog (epilog) loop
1013    that is placed on the entry (exit) edge E of LOOP. After this transformation
1014    we have two loops one after the other - first-loop iterates FIRST_NITERS
1015    times, and second-loop iterates the remainder NITERS - FIRST_NITERS times.
1016
1017    Input:
1018    - LOOP: the loop to be peeled.
1019    - E: the exit or entry edge of LOOP.
1020         If it is the entry edge, we peel the first iterations of LOOP. In this
1021         case first-loop is LOOP, and second-loop is the newly created loop.
1022         If it is the exit edge, we peel the last iterations of LOOP. In this
1023         case, first-loop is the newly created loop, and second-loop is LOOP.
1024    - NITERS: the number of iterations that LOOP iterates.
1025    - FIRST_NITERS: the number of iterations that the first-loop should iterate.
1026    - UPDATE_FIRST_LOOP_COUNT:  specified whether this function is responsible
1027         for updating the loop bound of the first-loop to FIRST_NITERS.  If it
1028         is false, the caller of this function may want to take care of this
1029         (this can be useful if we don't want new stmts added to first-loop).
1030
1031    Output:
1032    The function returns a pointer to the new loop-copy, or NULL if it failed
1033    to perform the transformation.
1034
1035    The function generates two if-then-else guards: one before the first loop,
1036    and the other before the second loop:
1037    The first guard is:
1038      if (FIRST_NITERS == 0) then skip the first loop,
1039      and go directly to the second loop.
1040    The second guard is:
1041      if (FIRST_NITERS == NITERS) then skip the second loop.
1042
1043    FORNOW only simple loops are supported (see slpeel_can_duplicate_loop_p).
1044    FORNOW the resulting code will not be in loop-closed-ssa form.
1045 */
1046
1047 struct loop*
1048 slpeel_tree_peel_loop_to_edge (struct loop *loop, 
1049                                edge e, tree first_niters, 
1050                                tree niters, bool update_first_loop_count,
1051                                unsigned int th)
1052 {
1053   struct loop *new_loop = NULL, *first_loop, *second_loop;
1054   edge skip_e;
1055   tree pre_condition;
1056   bitmap definitions;
1057   basic_block bb_before_second_loop, bb_after_second_loop;
1058   basic_block bb_before_first_loop;
1059   basic_block bb_between_loops;
1060   basic_block new_exit_bb;
1061   edge exit_e = single_exit (loop);
1062   LOC loop_loc;
1063   
1064   if (!slpeel_can_duplicate_loop_p (loop, e))
1065     return NULL;
1066   
1067   /* We have to initialize cfg_hooks. Then, when calling
1068    cfg_hooks->split_edge, the function tree_split_edge 
1069    is actually called and, when calling cfg_hooks->duplicate_block,
1070    the function tree_duplicate_bb is called.  */
1071   tree_register_cfg_hooks ();
1072
1073
1074   /* 1. Generate a copy of LOOP and put it on E (E is the entry/exit of LOOP).
1075         Resulting CFG would be:
1076
1077         first_loop:
1078         do {
1079         } while ...
1080
1081         second_loop:
1082         do {
1083         } while ...
1084
1085         orig_exit_bb:
1086    */
1087   
1088   if (!(new_loop = slpeel_tree_duplicate_loop_to_edge_cfg (loop, e)))
1089     {
1090       loop_loc = find_loop_location (loop);
1091       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1092         {
1093           if (loop_loc != UNKNOWN_LOC)
1094             fprintf (dump_file, "\n%s:%d: note: ",
1095                      LOC_FILE (loop_loc), LOC_LINE (loop_loc));
1096           fprintf (dump_file, "tree_duplicate_loop_to_edge_cfg failed.\n");
1097         }
1098       return NULL;
1099     }
1100   
1101   if (e == exit_e)
1102     {
1103       /* NEW_LOOP was placed after LOOP.  */
1104       first_loop = loop;
1105       second_loop = new_loop;
1106     }
1107   else
1108     {
1109       /* NEW_LOOP was placed before LOOP.  */
1110       first_loop = new_loop;
1111       second_loop = loop;
1112     }
1113
1114   definitions = ssa_names_to_replace ();
1115   slpeel_update_phis_for_duplicate_loop (loop, new_loop, e == exit_e);
1116   rename_variables_in_loop (new_loop);
1117
1118
1119   /* 2. Add the guard that controls whether the first loop is executed.
1120         Resulting CFG would be:
1121
1122         bb_before_first_loop:
1123         if (FIRST_NITERS == 0) GOTO bb_before_second_loop
1124                                GOTO first-loop
1125
1126         first_loop:
1127         do {
1128         } while ...
1129
1130         bb_before_second_loop:
1131
1132         second_loop:
1133         do {
1134         } while ...
1135
1136         orig_exit_bb:
1137    */
1138
1139   bb_before_first_loop = split_edge (loop_preheader_edge (first_loop));
1140   bb_before_second_loop = split_edge (single_exit (first_loop));
1141
1142   pre_condition =
1143     fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node, first_niters, 
1144         build_int_cst (TREE_TYPE (first_niters), th));
1145
1146   skip_e = slpeel_add_loop_guard (bb_before_first_loop, pre_condition,
1147                                   bb_before_second_loop, bb_before_first_loop);
1148   slpeel_update_phi_nodes_for_guard1 (skip_e, first_loop,
1149                                       first_loop == new_loop,
1150                                       &new_exit_bb, &definitions);
1151
1152
1153   /* 3. Add the guard that controls whether the second loop is executed.
1154         Resulting CFG would be:
1155
1156         bb_before_first_loop:
1157         if (FIRST_NITERS == 0) GOTO bb_before_second_loop (skip first loop)
1158                                GOTO first-loop
1159
1160         first_loop:
1161         do {
1162         } while ...
1163
1164         bb_between_loops:
1165         if (FIRST_NITERS == NITERS) GOTO bb_after_second_loop (skip second loop)
1166                                     GOTO bb_before_second_loop
1167
1168         bb_before_second_loop:
1169
1170         second_loop:
1171         do {
1172         } while ...
1173
1174         bb_after_second_loop:
1175
1176         orig_exit_bb:
1177    */
1178
1179   bb_between_loops = new_exit_bb;
1180   bb_after_second_loop = split_edge (single_exit (second_loop));
1181
1182   pre_condition = 
1183         fold_build2 (EQ_EXPR, boolean_type_node, first_niters, niters);
1184   skip_e = slpeel_add_loop_guard (bb_between_loops, pre_condition,
1185                                   bb_after_second_loop, bb_before_first_loop);
1186   slpeel_update_phi_nodes_for_guard2 (skip_e, second_loop,
1187                                      second_loop == new_loop, &new_exit_bb);
1188
1189   /* 4. Make first-loop iterate FIRST_NITERS times, if requested.
1190    */
1191   if (update_first_loop_count)
1192     slpeel_make_loop_iterate_ntimes (first_loop, first_niters);
1193
1194   BITMAP_FREE (definitions);
1195   delete_update_ssa ();
1196
1197   return new_loop;
1198 }
1199
1200 /* Function vect_get_loop_location.
1201
1202    Extract the location of the loop in the source code.
1203    If the loop is not well formed for vectorization, an estimated
1204    location is calculated.
1205    Return the loop location if succeed and NULL if not.  */
1206
1207 LOC
1208 find_loop_location (struct loop *loop)
1209 {
1210   tree node = NULL_TREE;
1211   basic_block bb;
1212   block_stmt_iterator si;
1213
1214   if (!loop)
1215     return UNKNOWN_LOC;
1216
1217   node = get_loop_exit_condition (loop);
1218
1219   if (node && CAN_HAVE_LOCATION_P (node) && EXPR_HAS_LOCATION (node)
1220       && EXPR_FILENAME (node) && EXPR_LINENO (node))
1221     return EXPR_LOC (node);
1222
1223   /* If we got here the loop is probably not "well formed",
1224      try to estimate the loop location */
1225
1226   if (!loop->header)
1227     return UNKNOWN_LOC;
1228
1229   bb = loop->header;
1230
1231   for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); bsi_next (&si))
1232     {
1233       node = bsi_stmt (si);
1234       if (node && CAN_HAVE_LOCATION_P (node) && EXPR_HAS_LOCATION (node))
1235         return EXPR_LOC (node);
1236     }
1237
1238   return UNKNOWN_LOC;
1239 }
1240
1241
1242 /*************************************************************************
1243   Vectorization Debug Information.
1244  *************************************************************************/
1245
1246 /* Function vect_set_verbosity_level.
1247
1248    Called from toplev.c upon detection of the
1249    -ftree-vectorizer-verbose=N option.  */
1250
1251 void
1252 vect_set_verbosity_level (const char *val)
1253 {
1254    unsigned int vl;
1255
1256    vl = atoi (val);
1257    if (vl < MAX_VERBOSITY_LEVEL)
1258      vect_verbosity_level = vl;
1259    else
1260      vect_verbosity_level = MAX_VERBOSITY_LEVEL - 1;
1261 }
1262
1263
1264 /* Function vect_set_dump_settings.
1265
1266    Fix the verbosity level of the vectorizer if the
1267    requested level was not set explicitly using the flag
1268    -ftree-vectorizer-verbose=N.
1269    Decide where to print the debugging information (dump_file/stderr).
1270    If the user defined the verbosity level, but there is no dump file,
1271    print to stderr, otherwise print to the dump file.  */
1272
1273 static void
1274 vect_set_dump_settings (void)
1275 {
1276   vect_dump = dump_file;
1277
1278   /* Check if the verbosity level was defined by the user:  */
1279   if (vect_verbosity_level != MAX_VERBOSITY_LEVEL)
1280     {
1281       /* If there is no dump file, print to stderr.  */
1282       if (!dump_file)
1283         vect_dump = stderr;
1284       return;
1285     }
1286
1287   /* User didn't specify verbosity level:  */
1288   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1289     vect_verbosity_level = REPORT_DETAILS;
1290   else if (dump_file && (dump_flags & TDF_STATS))
1291     vect_verbosity_level = REPORT_UNVECTORIZED_LOOPS;
1292   else
1293     vect_verbosity_level = REPORT_NONE;
1294
1295   gcc_assert (dump_file || vect_verbosity_level == REPORT_NONE);
1296 }
1297
1298
1299 /* Function debug_loop_details.
1300
1301    For vectorization debug dumps.  */
1302
1303 bool
1304 vect_print_dump_info (enum verbosity_levels vl)
1305 {
1306   if (vl > vect_verbosity_level)
1307     return false;
1308
1309   if (!current_function_decl || !vect_dump)
1310     return false;
1311
1312   if (vect_loop_location == UNKNOWN_LOC)
1313     fprintf (vect_dump, "\n%s:%d: note: ",
1314              DECL_SOURCE_FILE (current_function_decl),
1315              DECL_SOURCE_LINE (current_function_decl));
1316   else
1317     fprintf (vect_dump, "\n%s:%d: note: ", 
1318              LOC_FILE (vect_loop_location), LOC_LINE (vect_loop_location));
1319
1320   return true;
1321 }
1322
1323
1324 /*************************************************************************
1325   Vectorization Utilities.
1326  *************************************************************************/
1327
1328 /* Function new_stmt_vec_info.
1329
1330    Create and initialize a new stmt_vec_info struct for STMT.  */
1331
1332 stmt_vec_info
1333 new_stmt_vec_info (tree stmt, loop_vec_info loop_vinfo)
1334 {
1335   stmt_vec_info res;
1336   res = (stmt_vec_info) xcalloc (1, sizeof (struct _stmt_vec_info));
1337
1338   STMT_VINFO_TYPE (res) = undef_vec_info_type;
1339   STMT_VINFO_STMT (res) = stmt;
1340   STMT_VINFO_LOOP_VINFO (res) = loop_vinfo;
1341   STMT_VINFO_RELEVANT (res) = 0;
1342   STMT_VINFO_LIVE_P (res) = false;
1343   STMT_VINFO_VECTYPE (res) = NULL;
1344   STMT_VINFO_VEC_STMT (res) = NULL;
1345   STMT_VINFO_IN_PATTERN_P (res) = false;
1346   STMT_VINFO_RELATED_STMT (res) = NULL;
1347   STMT_VINFO_DATA_REF (res) = NULL;
1348   if (TREE_CODE (stmt) == PHI_NODE)
1349     STMT_VINFO_DEF_TYPE (res) = vect_unknown_def_type;
1350   else
1351     STMT_VINFO_DEF_TYPE (res) = vect_loop_def;
1352   STMT_VINFO_SAME_ALIGN_REFS (res) = VEC_alloc (dr_p, heap, 5);
1353   STMT_VINFO_INSIDE_OF_LOOP_COST (res) = 0;
1354   STMT_VINFO_OUTSIDE_OF_LOOP_COST (res) = 0;
1355   DR_GROUP_FIRST_DR (res) = NULL_TREE;
1356   DR_GROUP_NEXT_DR (res) = NULL_TREE;
1357   DR_GROUP_SIZE (res) = 0;
1358   DR_GROUP_STORE_COUNT (res) = 0;
1359   DR_GROUP_GAP (res) = 0;
1360   DR_GROUP_SAME_DR_STMT (res) = NULL_TREE;
1361   DR_GROUP_READ_WRITE_DEPENDENCE (res) = false;
1362
1363   return res;
1364 }
1365
1366
1367 /* Function new_loop_vec_info.
1368
1369    Create and initialize a new loop_vec_info struct for LOOP, as well as
1370    stmt_vec_info structs for all the stmts in LOOP.  */
1371
1372 loop_vec_info
1373 new_loop_vec_info (struct loop *loop)
1374 {
1375   loop_vec_info res;
1376   basic_block *bbs;
1377   block_stmt_iterator si;
1378   unsigned int i;
1379
1380   res = (loop_vec_info) xcalloc (1, sizeof (struct _loop_vec_info));
1381
1382   bbs = get_loop_body (loop);
1383
1384   /* Create stmt_info for all stmts in the loop.  */
1385   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1386     {
1387       basic_block bb = bbs[i];
1388       tree phi;
1389
1390       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1391         {
1392           stmt_ann_t ann = get_stmt_ann (phi);
1393           set_stmt_info (ann, new_stmt_vec_info (phi, res));
1394         }
1395
1396       for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); bsi_next (&si))
1397         {
1398           tree stmt = bsi_stmt (si);
1399           stmt_ann_t ann;
1400
1401           ann = stmt_ann (stmt);
1402           set_stmt_info (ann, new_stmt_vec_info (stmt, res));
1403         }
1404     }
1405
1406   LOOP_VINFO_LOOP (res) = loop;
1407   LOOP_VINFO_BBS (res) = bbs;
1408   LOOP_VINFO_EXIT_COND (res) = NULL;
1409   LOOP_VINFO_NITERS (res) = NULL;
1410   LOOP_VINFO_COST_MODEL_MIN_ITERS (res) = 0;
1411   LOOP_VINFO_VECTORIZABLE_P (res) = 0;
1412   LOOP_PEELING_FOR_ALIGNMENT (res) = 0;
1413   LOOP_VINFO_VECT_FACTOR (res) = 0;
1414   LOOP_VINFO_DATAREFS (res) = VEC_alloc (data_reference_p, heap, 10);
1415   LOOP_VINFO_DDRS (res) = VEC_alloc (ddr_p, heap, 10 * 10);
1416   LOOP_VINFO_UNALIGNED_DR (res) = NULL;
1417   LOOP_VINFO_MAY_MISALIGN_STMTS (res)
1418     = VEC_alloc (tree, heap, PARAM_VALUE (PARAM_VECT_MAX_VERSION_CHECKS));
1419
1420   return res;
1421 }
1422
1423
1424 /* Function destroy_loop_vec_info.
1425  
1426    Free LOOP_VINFO struct, as well as all the stmt_vec_info structs of all the 
1427    stmts in the loop.  */
1428
1429 void
1430 destroy_loop_vec_info (loop_vec_info loop_vinfo)
1431 {
1432   struct loop *loop;
1433   basic_block *bbs;
1434   int nbbs;
1435   block_stmt_iterator si;
1436   int j;
1437
1438   if (!loop_vinfo)
1439     return;
1440
1441   loop = LOOP_VINFO_LOOP (loop_vinfo);
1442
1443   bbs = LOOP_VINFO_BBS (loop_vinfo);
1444   nbbs = loop->num_nodes;
1445
1446   for (j = 0; j < nbbs; j++)
1447     {
1448       basic_block bb = bbs[j];
1449       tree phi;
1450       stmt_vec_info stmt_info;
1451
1452       for (phi = phi_nodes (bb); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1453         {
1454           stmt_ann_t ann = stmt_ann (phi);
1455
1456           stmt_info = vinfo_for_stmt (phi);
1457           free (stmt_info);
1458           set_stmt_info (ann, NULL);
1459         }
1460
1461       for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); )
1462         {
1463           tree stmt = bsi_stmt (si);
1464           stmt_ann_t ann = stmt_ann (stmt);
1465           stmt_vec_info stmt_info = vinfo_for_stmt (stmt);
1466
1467           if (stmt_info)
1468             {
1469               /* Check if this is a "pattern stmt" (introduced by the 
1470                  vectorizer during the pattern recognition pass).  */
1471               bool remove_stmt_p = false;
1472               tree orig_stmt = STMT_VINFO_RELATED_STMT (stmt_info);
1473               if (orig_stmt)
1474                 {
1475                   stmt_vec_info orig_stmt_info = vinfo_for_stmt (orig_stmt);
1476                   if (orig_stmt_info
1477                       && STMT_VINFO_IN_PATTERN_P (orig_stmt_info))
1478                     remove_stmt_p = true; 
1479                 }
1480                         
1481               /* Free stmt_vec_info.  */
1482               VEC_free (dr_p, heap, STMT_VINFO_SAME_ALIGN_REFS (stmt_info));
1483               free (stmt_info);
1484               set_stmt_info (ann, NULL);
1485
1486               /* Remove dead "pattern stmts".  */
1487               if (remove_stmt_p)
1488                 bsi_remove (&si, true);
1489             }
1490           bsi_next (&si);
1491         }
1492     }
1493
1494   free (LOOP_VINFO_BBS (loop_vinfo));
1495   free_data_refs (LOOP_VINFO_DATAREFS (loop_vinfo));
1496   free_dependence_relations (LOOP_VINFO_DDRS (loop_vinfo));
1497   VEC_free (tree, heap, LOOP_VINFO_MAY_MISALIGN_STMTS (loop_vinfo));
1498
1499   free (loop_vinfo);
1500   loop->aux = NULL;
1501 }
1502
1503
1504 /* Function vect_force_dr_alignment_p.
1505
1506    Returns whether the alignment of a DECL can be forced to be aligned
1507    on ALIGNMENT bit boundary.  */
1508
1509 bool 
1510 vect_can_force_dr_alignment_p (tree decl, unsigned int alignment)
1511 {
1512   if (TREE_CODE (decl) != VAR_DECL)
1513     return false;
1514
1515   if (DECL_EXTERNAL (decl))
1516     return false;
1517
1518   if (TREE_ASM_WRITTEN (decl))
1519     return false;
1520
1521   if (TREE_STATIC (decl))
1522     return (alignment <= MAX_OFILE_ALIGNMENT);
1523   else
1524     /* This is not 100% correct.  The absolute correct stack alignment
1525        is STACK_BOUNDARY.  We're supposed to hope, but not assume, that
1526        PREFERRED_STACK_BOUNDARY is honored by all translation units.
1527        However, until someone implements forced stack alignment, SSE
1528        isn't really usable without this.  */  
1529     return (alignment <= PREFERRED_STACK_BOUNDARY); 
1530 }
1531
1532
1533 /* Function get_vectype_for_scalar_type.
1534
1535    Returns the vector type corresponding to SCALAR_TYPE as supported
1536    by the target.  */
1537
1538 tree
1539 get_vectype_for_scalar_type (tree scalar_type)
1540 {
1541   enum machine_mode inner_mode = TYPE_MODE (scalar_type);
1542   int nbytes = GET_MODE_SIZE (inner_mode);
1543   int nunits;
1544   tree vectype;
1545
1546   if (nbytes == 0 || nbytes >= UNITS_PER_SIMD_WORD)
1547     return NULL_TREE;
1548
1549   /* FORNOW: Only a single vector size per target (UNITS_PER_SIMD_WORD)
1550      is expected.  */
1551   nunits = UNITS_PER_SIMD_WORD / nbytes;
1552
1553   vectype = build_vector_type (scalar_type, nunits);
1554   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1555     {
1556       fprintf (vect_dump, "get vectype with %d units of type ", nunits);
1557       print_generic_expr (vect_dump, scalar_type, TDF_SLIM);
1558     }
1559
1560   if (!vectype)
1561     return NULL_TREE;
1562
1563   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1564     {
1565       fprintf (vect_dump, "vectype: ");
1566       print_generic_expr (vect_dump, vectype, TDF_SLIM);
1567     }
1568
1569   if (!VECTOR_MODE_P (TYPE_MODE (vectype))
1570       && !INTEGRAL_MODE_P (TYPE_MODE (vectype)))
1571     {
1572       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1573         fprintf (vect_dump, "mode not supported by target.");
1574       return NULL_TREE;
1575     }
1576
1577   return vectype;
1578 }
1579
1580
1581 /* Function vect_supportable_dr_alignment
1582
1583    Return whether the data reference DR is supported with respect to its
1584    alignment.  */
1585
1586 enum dr_alignment_support
1587 vect_supportable_dr_alignment (struct data_reference *dr)
1588 {
1589   tree vectype = STMT_VINFO_VECTYPE (vinfo_for_stmt (DR_STMT (dr)));
1590   enum machine_mode mode = (int) TYPE_MODE (vectype);
1591
1592   if (aligned_access_p (dr))
1593     return dr_aligned;
1594
1595   /* Possibly unaligned access.  */
1596   
1597   if (DR_IS_READ (dr))
1598     {
1599       if (vec_realign_load_optab->handlers[mode].insn_code != CODE_FOR_nothing
1600           && (!targetm.vectorize.builtin_mask_for_load
1601               || targetm.vectorize.builtin_mask_for_load ()))
1602         return dr_unaligned_software_pipeline;
1603
1604       if (movmisalign_optab->handlers[mode].insn_code != CODE_FOR_nothing)
1605         /* Can't software pipeline the loads, but can at least do them.  */
1606         return dr_unaligned_supported;
1607     }
1608
1609   /* Unsupported.  */
1610   return dr_unaligned_unsupported;
1611 }
1612
1613
1614 /* Function vect_is_simple_use.
1615
1616    Input:
1617    LOOP - the loop that is being vectorized.
1618    OPERAND - operand of a stmt in LOOP.
1619    DEF - the defining stmt in case OPERAND is an SSA_NAME.
1620
1621    Returns whether a stmt with OPERAND can be vectorized.
1622    Supportable operands are constants, loop invariants, and operands that are
1623    defined by the current iteration of the loop. Unsupportable operands are 
1624    those that are defined by a previous iteration of the loop (as is the case
1625    in reduction/induction computations).  */
1626
1627 bool
1628 vect_is_simple_use (tree operand, loop_vec_info loop_vinfo, tree *def_stmt,
1629                     tree *def, enum vect_def_type *dt)
1630
1631   basic_block bb;
1632   stmt_vec_info stmt_vinfo;
1633   struct loop *loop = LOOP_VINFO_LOOP (loop_vinfo);
1634
1635   *def_stmt = NULL_TREE;
1636   *def = NULL_TREE;
1637   
1638   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1639     {
1640       fprintf (vect_dump, "vect_is_simple_use: operand ");
1641       print_generic_expr (vect_dump, operand, TDF_SLIM);
1642     }
1643     
1644   if (TREE_CODE (operand) == INTEGER_CST || TREE_CODE (operand) == REAL_CST)
1645     {
1646       *dt = vect_constant_def;
1647       return true;
1648     }
1649   if (is_gimple_min_invariant (operand))
1650    {
1651       *def = operand;
1652       *dt = vect_invariant_def;
1653       return true;
1654    }
1655     
1656   if (TREE_CODE (operand) != SSA_NAME)
1657     {
1658       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1659         fprintf (vect_dump, "not ssa-name.");
1660       return false;
1661     }
1662     
1663   *def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (operand);
1664   if (*def_stmt == NULL_TREE )
1665     {
1666       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1667         fprintf (vect_dump, "no def_stmt.");
1668       return false;
1669     }
1670
1671   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1672     {
1673       fprintf (vect_dump, "def_stmt: ");
1674       print_generic_expr (vect_dump, *def_stmt, TDF_SLIM);
1675     }
1676
1677   /* empty stmt is expected only in case of a function argument.
1678      (Otherwise - we expect a phi_node or a GIMPLE_MODIFY_STMT).  */
1679   if (IS_EMPTY_STMT (*def_stmt))
1680     {
1681       tree arg = TREE_OPERAND (*def_stmt, 0);
1682       if (is_gimple_min_invariant (arg))
1683         {
1684           *def = operand;
1685           *dt = vect_invariant_def;
1686           return true;
1687         }
1688
1689       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1690         fprintf (vect_dump, "Unexpected empty stmt.");
1691       return false;
1692     }
1693
1694   bb = bb_for_stmt (*def_stmt);
1695   if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1696     *dt = vect_invariant_def;
1697   else
1698     {
1699       stmt_vinfo = vinfo_for_stmt (*def_stmt);
1700       *dt = STMT_VINFO_DEF_TYPE (stmt_vinfo);
1701     }
1702
1703   if (*dt == vect_unknown_def_type)
1704     {
1705       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1706         fprintf (vect_dump, "Unsupported pattern.");
1707       return false;
1708     }
1709
1710   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1711     fprintf (vect_dump, "type of def: %d.",*dt);
1712
1713   switch (TREE_CODE (*def_stmt))
1714     {
1715     case PHI_NODE:
1716       *def = PHI_RESULT (*def_stmt);
1717       gcc_assert (*dt == vect_induction_def || *dt == vect_reduction_def
1718                   || *dt == vect_invariant_def);
1719       break;
1720
1721     case GIMPLE_MODIFY_STMT:
1722       *def = GIMPLE_STMT_OPERAND (*def_stmt, 0);
1723       break;
1724
1725     default:
1726       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1727         fprintf (vect_dump, "unsupported defining stmt: ");
1728       return false;
1729     }
1730
1731   return true;
1732 }
1733
1734
1735 /* Function supportable_widening_operation
1736
1737    Check whether an operation represented by the code CODE is a 
1738    widening operation that is supported by the target platform in 
1739    vector form (i.e., when operating on arguments of type VECTYPE).
1740     
1741    Widening operations we currently support are NOP (CONVERT), FLOAT
1742    and WIDEN_MULT.  This function checks if these operations are supported
1743    by the target platform either directly (via vector tree-codes), or via
1744    target builtins.
1745
1746    Output:
1747    - CODE1 and CODE2 are codes of vector operations to be used when 
1748    vectorizing the operation, if available. 
1749    - DECL1 and DECL2 are decls of target builtin functions to be used
1750    when vectorizing the operation, if available. In this case,
1751    CODE1 and CODE2 are CALL_EXPR.  */
1752
1753 bool
1754 supportable_widening_operation (enum tree_code code, tree stmt, tree vectype,
1755                                 tree *decl1, tree *decl2,
1756                                 enum tree_code *code1, enum tree_code *code2)
1757 {
1758   stmt_vec_info stmt_info = vinfo_for_stmt (stmt);
1759   bool ordered_p;
1760   enum machine_mode vec_mode;
1761   enum insn_code icode1, icode2;
1762   optab optab1, optab2;
1763   tree expr = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
1764   tree type = TREE_TYPE (expr);
1765   tree wide_vectype = get_vectype_for_scalar_type (type);
1766   enum tree_code c1, c2;
1767
1768   /* The result of a vectorized widening operation usually requires two vectors
1769      (because the widened results do not fit int one vector). The generated 
1770      vector results would normally be expected to be generated in the same 
1771      order as in the original scalar computation. i.e. if 8 results are 
1772      generated in each vector iteration, they are to be organized as follows:
1773         vect1: [res1,res2,res3,res4], vect2: [res5,res6,res7,res8]. 
1774
1775      However, in the special case that the result of the widening operation is 
1776      used in a reduction computation only, the order doesn't matter (because
1777      when vectorizing a reduction we change the order of the computation). 
1778      Some targets can take advantage of this and generate more efficient code.
1779      For example, targets like Altivec, that support widen_mult using a sequence
1780      of {mult_even,mult_odd} generate the following vectors:
1781         vect1: [res1,res3,res5,res7], vect2: [res2,res4,res6,res8].  */
1782
1783    if (STMT_VINFO_RELEVANT (stmt_info) == vect_used_by_reduction)
1784      ordered_p = false;
1785    else
1786      ordered_p = true;
1787
1788   if (!ordered_p
1789       && code == WIDEN_MULT_EXPR
1790       && targetm.vectorize.builtin_mul_widen_even
1791       && targetm.vectorize.builtin_mul_widen_even (vectype)
1792       && targetm.vectorize.builtin_mul_widen_odd
1793       && targetm.vectorize.builtin_mul_widen_odd (vectype))
1794     {
1795       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
1796         fprintf (vect_dump, "Unordered widening operation detected.");
1797
1798       *code1 = *code2 = CALL_EXPR;
1799       *decl1 = targetm.vectorize.builtin_mul_widen_even (vectype);
1800       *decl2 = targetm.vectorize.builtin_mul_widen_odd (vectype);
1801       return true;
1802     }
1803
1804   switch (code)
1805     {
1806     case WIDEN_MULT_EXPR:
1807       if (BYTES_BIG_ENDIAN)
1808         {
1809           c1 = VEC_WIDEN_MULT_HI_EXPR;
1810           c2 = VEC_WIDEN_MULT_LO_EXPR;
1811         }
1812       else
1813         {
1814           c2 = VEC_WIDEN_MULT_HI_EXPR;
1815           c1 = VEC_WIDEN_MULT_LO_EXPR;
1816         }
1817       break;
1818
1819     case NOP_EXPR:
1820     case CONVERT_EXPR:
1821       if (BYTES_BIG_ENDIAN)
1822         {
1823           c1 = VEC_UNPACK_HI_EXPR;
1824           c2 = VEC_UNPACK_LO_EXPR;
1825         }
1826       else
1827         {
1828           c2 = VEC_UNPACK_HI_EXPR;
1829           c1 = VEC_UNPACK_LO_EXPR;
1830         }
1831       break;
1832
1833     case FLOAT_EXPR:
1834       if (BYTES_BIG_ENDIAN)
1835         {
1836           c1 = VEC_UNPACK_FLOAT_HI_EXPR;
1837           c2 = VEC_UNPACK_FLOAT_LO_EXPR;
1838         }
1839       else
1840         {
1841           c2 = VEC_UNPACK_FLOAT_HI_EXPR;
1842           c1 = VEC_UNPACK_FLOAT_LO_EXPR;
1843         }
1844       break;
1845
1846     case FIX_TRUNC_EXPR:
1847       /* ??? Not yet implemented due to missing VEC_UNPACK_FIX_TRUNC_HI_EXPR/
1848          VEC_UNPACK_FIX_TRUNC_LO_EXPR tree codes and optabs used for
1849          computing the operation.  */
1850       return false;
1851
1852     default:
1853       gcc_unreachable ();
1854     }
1855
1856   if (code == FIX_TRUNC_EXPR)
1857     {
1858       /* The signedness is determined from output operand.  */
1859       optab1 = optab_for_tree_code (c1, type);
1860       optab2 = optab_for_tree_code (c2, type);
1861     }
1862   else
1863     {
1864       optab1 = optab_for_tree_code (c1, vectype);
1865       optab2 = optab_for_tree_code (c2, vectype);
1866     }
1867
1868   if (!optab1 || !optab2)
1869     return false;
1870
1871   vec_mode = TYPE_MODE (vectype);
1872   if ((icode1 = optab1->handlers[(int) vec_mode].insn_code) == CODE_FOR_nothing
1873       || insn_data[icode1].operand[0].mode != TYPE_MODE (wide_vectype)
1874       || (icode2 = optab2->handlers[(int) vec_mode].insn_code)
1875                                                         == CODE_FOR_nothing
1876       || insn_data[icode2].operand[0].mode != TYPE_MODE (wide_vectype))
1877     return false;
1878
1879   *code1 = c1;
1880   *code2 = c2;
1881   return true;
1882 }
1883
1884
1885 /* Function supportable_narrowing_operation
1886
1887    Check whether an operation represented by the code CODE is a 
1888    narrowing operation that is supported by the target platform in 
1889    vector form (i.e., when operating on arguments of type VECTYPE).
1890     
1891    Narrowing operations we currently support are NOP (CONVERT) and
1892    FIX_TRUNC. This function checks if these operations are supported by
1893    the target platform directly via vector tree-codes.
1894
1895    Output:
1896    - CODE1 is the code of a vector operation to be used when 
1897    vectorizing the operation, if available.  */
1898
1899 bool
1900 supportable_narrowing_operation (enum tree_code code,
1901                                  tree stmt, tree vectype,
1902                                  enum tree_code *code1)
1903 {
1904   enum machine_mode vec_mode;
1905   enum insn_code icode1;
1906   optab optab1;
1907   tree expr = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
1908   tree type = TREE_TYPE (expr);
1909   tree narrow_vectype = get_vectype_for_scalar_type (type);
1910   enum tree_code c1;
1911
1912   switch (code)
1913     {
1914     case NOP_EXPR:
1915     case CONVERT_EXPR:
1916       c1 = VEC_PACK_TRUNC_EXPR;
1917       break;
1918
1919     case FIX_TRUNC_EXPR:
1920       c1 = VEC_PACK_FIX_TRUNC_EXPR;
1921       break;
1922
1923     case FLOAT_EXPR:
1924       /* ??? Not yet implemented due to missing VEC_PACK_FLOAT_EXPR
1925          tree code and optabs used for computing the operation.  */
1926       return false;
1927
1928     default:
1929       gcc_unreachable ();
1930     }
1931
1932   if (code == FIX_TRUNC_EXPR)
1933     /* The signedness is determined from output operand.  */
1934     optab1 = optab_for_tree_code (c1, type);
1935   else
1936     optab1 = optab_for_tree_code (c1, vectype);
1937
1938   if (!optab1)
1939     return false;
1940
1941   vec_mode = TYPE_MODE (vectype);
1942   if ((icode1 = optab1->handlers[(int) vec_mode].insn_code) == CODE_FOR_nothing
1943       || insn_data[icode1].operand[0].mode != TYPE_MODE (narrow_vectype))
1944     return false;
1945
1946   *code1 = c1;
1947   return true;
1948 }
1949
1950
1951 /* Function reduction_code_for_scalar_code
1952
1953    Input:
1954    CODE - tree_code of a reduction operations.
1955
1956    Output:
1957    REDUC_CODE - the corresponding tree-code to be used to reduce the
1958       vector of partial results into a single scalar result (which
1959       will also reside in a vector).
1960
1961    Return TRUE if a corresponding REDUC_CODE was found, FALSE otherwise.  */
1962
1963 bool
1964 reduction_code_for_scalar_code (enum tree_code code,
1965                                 enum tree_code *reduc_code)
1966 {
1967   switch (code)
1968   {
1969   case MAX_EXPR:
1970     *reduc_code = REDUC_MAX_EXPR;
1971     return true;
1972
1973   case MIN_EXPR:
1974     *reduc_code = REDUC_MIN_EXPR;
1975     return true;
1976
1977   case PLUS_EXPR:
1978     *reduc_code = REDUC_PLUS_EXPR;
1979     return true;
1980
1981   default:
1982     return false;
1983   }
1984 }
1985
1986
1987 /* Function vect_is_simple_reduction
1988
1989    Detect a cross-iteration def-use cucle that represents a simple
1990    reduction computation. We look for the following pattern:
1991
1992    loop_header:
1993      a1 = phi < a0, a2 >
1994      a3 = ...
1995      a2 = operation (a3, a1)
1996   
1997    such that:
1998    1. operation is commutative and associative and it is safe to 
1999       change the order of the computation.
2000    2. no uses for a2 in the loop (a2 is used out of the loop)
2001    3. no uses of a1 in the loop besides the reduction operation.
2002
2003    Condition 1 is tested here.
2004    Conditions 2,3 are tested in vect_mark_stmts_to_be_vectorized.  */
2005
2006 tree
2007 vect_is_simple_reduction (struct loop *loop, tree phi)
2008 {
2009   edge latch_e = loop_latch_edge (loop);
2010   tree loop_arg = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch_e);
2011   tree def_stmt, def1, def2;
2012   enum tree_code code;
2013   int op_type;
2014   tree operation, op1, op2;
2015   tree type;
2016   int nloop_uses;
2017   tree name;
2018   imm_use_iterator imm_iter;
2019   use_operand_p use_p;
2020
2021   name = PHI_RESULT (phi);
2022   nloop_uses = 0;
2023   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, name)
2024     {
2025       tree use_stmt = USE_STMT (use_p);
2026       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb_for_stmt (use_stmt))
2027           && vinfo_for_stmt (use_stmt)
2028           && !is_pattern_stmt_p (vinfo_for_stmt (use_stmt)))
2029         nloop_uses++;
2030       if (nloop_uses > 1)
2031         {
2032           if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2033             fprintf (vect_dump, "reduction used in loop.");
2034           return NULL_TREE;
2035         }
2036     }
2037
2038   if (TREE_CODE (loop_arg) != SSA_NAME)
2039     {
2040       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2041         {
2042           fprintf (vect_dump, "reduction: not ssa_name: ");
2043           print_generic_expr (vect_dump, loop_arg, TDF_SLIM);
2044         }
2045       return NULL_TREE;
2046     }
2047
2048   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (loop_arg);
2049   if (!def_stmt)
2050     {
2051       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2052         fprintf (vect_dump, "reduction: no def_stmt.");
2053       return NULL_TREE;
2054     }
2055
2056   if (TREE_CODE (def_stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
2057     {
2058       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2059         print_generic_expr (vect_dump, def_stmt, TDF_SLIM);
2060       return NULL_TREE;
2061     }
2062
2063   name = GIMPLE_STMT_OPERAND (def_stmt, 0);
2064   nloop_uses = 0;
2065   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, name)
2066     {
2067       tree use_stmt = USE_STMT (use_p);
2068       if (flow_bb_inside_loop_p (loop, bb_for_stmt (use_stmt))
2069           && vinfo_for_stmt (use_stmt)
2070           && !is_pattern_stmt_p (vinfo_for_stmt (use_stmt)))
2071         nloop_uses++;
2072       if (nloop_uses > 1)
2073         {
2074           if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2075             fprintf (vect_dump, "reduction used in loop.");
2076           return NULL_TREE;
2077         }
2078     }
2079
2080   operation = GIMPLE_STMT_OPERAND (def_stmt, 1);
2081   code = TREE_CODE (operation);
2082   if (!commutative_tree_code (code) || !associative_tree_code (code))
2083     {
2084       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2085         {
2086           fprintf (vect_dump, "reduction: not commutative/associative: ");
2087           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2088         }
2089       return NULL_TREE;
2090     }
2091
2092   op_type = TREE_OPERAND_LENGTH (operation);
2093   if (op_type != binary_op)
2094     {
2095       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2096         {
2097           fprintf (vect_dump, "reduction: not binary operation: ");
2098           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2099         }
2100       return NULL_TREE;
2101     }
2102
2103   op1 = TREE_OPERAND (operation, 0);
2104   op2 = TREE_OPERAND (operation, 1);
2105   if (TREE_CODE (op1) != SSA_NAME || TREE_CODE (op2) != SSA_NAME)
2106     {
2107       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2108         {
2109           fprintf (vect_dump, "reduction: uses not ssa_names: ");
2110           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2111         }
2112       return NULL_TREE;
2113     }
2114
2115   /* Check that it's ok to change the order of the computation.  */
2116   type = TREE_TYPE (operation);
2117   if (TYPE_MAIN_VARIANT (type) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (op1))
2118       || TYPE_MAIN_VARIANT (type) != TYPE_MAIN_VARIANT (TREE_TYPE (op2)))
2119     {
2120       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2121         {
2122           fprintf (vect_dump, "reduction: multiple types: operation type: ");
2123           print_generic_expr (vect_dump, type, TDF_SLIM);
2124           fprintf (vect_dump, ", operands types: ");
2125           print_generic_expr (vect_dump, TREE_TYPE (op1), TDF_SLIM);
2126           fprintf (vect_dump, ",");
2127           print_generic_expr (vect_dump, TREE_TYPE (op2), TDF_SLIM);
2128         }
2129       return NULL_TREE;
2130     }
2131
2132   /* CHECKME: check for !flag_finite_math_only too?  */
2133   if (SCALAR_FLOAT_TYPE_P (type) && !flag_unsafe_math_optimizations)
2134     {
2135       /* Changing the order of operations changes the semantics.  */
2136       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2137         {
2138           fprintf (vect_dump, "reduction: unsafe fp math optimization: ");
2139           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2140         }
2141       return NULL_TREE;
2142     }
2143   else if (INTEGRAL_TYPE_P (type) && TYPE_OVERFLOW_TRAPS (type))
2144     {
2145       /* Changing the order of operations changes the semantics.  */
2146       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2147         {
2148           fprintf (vect_dump, "reduction: unsafe int math optimization: ");
2149           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2150         }
2151       return NULL_TREE;
2152     }
2153
2154   /* reduction is safe. we're dealing with one of the following:
2155      1) integer arithmetic and no trapv
2156      2) floating point arithmetic, and special flags permit this optimization.
2157    */
2158   def1 = SSA_NAME_DEF_STMT (op1);
2159   def2 = SSA_NAME_DEF_STMT (op2);
2160   if (!def1 || !def2 || IS_EMPTY_STMT (def1) || IS_EMPTY_STMT (def2))
2161     {
2162       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2163         {
2164           fprintf (vect_dump, "reduction: no defs for operands: ");
2165           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2166         }
2167       return NULL_TREE;
2168     }
2169
2170
2171   /* Check that one def is the reduction def, defined by PHI,
2172      the other def is either defined in the loop by a GIMPLE_MODIFY_STMT,
2173      or it's an induction (defined by some phi node).  */
2174
2175   if (def2 == phi
2176       && flow_bb_inside_loop_p (loop, bb_for_stmt (def1))
2177       && (TREE_CODE (def1) == GIMPLE_MODIFY_STMT 
2178           || STMT_VINFO_DEF_TYPE (vinfo_for_stmt (def1)) == vect_induction_def))
2179     {
2180       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2181         {
2182           fprintf (vect_dump, "detected reduction:");
2183           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2184         }
2185       return def_stmt;
2186     }
2187   else if (def1 == phi
2188            && flow_bb_inside_loop_p (loop, bb_for_stmt (def2))
2189            && (TREE_CODE (def2) == GIMPLE_MODIFY_STMT 
2190                || STMT_VINFO_DEF_TYPE (vinfo_for_stmt (def2)) == vect_induction_def))
2191     {
2192       /* Swap operands (just for simplicity - so that the rest of the code
2193          can assume that the reduction variable is always the last (second)
2194          argument).  */
2195       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2196         {
2197           fprintf (vect_dump, "detected reduction: need to swap operands:");
2198           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2199         }
2200       swap_tree_operands (def_stmt, &TREE_OPERAND (operation, 0), 
2201                                     &TREE_OPERAND (operation, 1));
2202       return def_stmt;
2203     }
2204   else
2205     {
2206       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2207         {
2208           fprintf (vect_dump, "reduction: unknown pattern.");
2209           print_generic_expr (vect_dump, operation, TDF_SLIM);
2210         }
2211       return NULL_TREE;
2212     }
2213 }
2214
2215
2216 /* Function vect_is_simple_iv_evolution.
2217
2218    FORNOW: A simple evolution of an induction variables in the loop is
2219    considered a polynomial evolution with constant step.  */
2220
2221 bool
2222 vect_is_simple_iv_evolution (unsigned loop_nb, tree access_fn, tree * init, 
2223                              tree * step)
2224 {
2225   tree init_expr;
2226   tree step_expr;
2227   tree evolution_part = evolution_part_in_loop_num (access_fn, loop_nb);
2228
2229   /* When there is no evolution in this loop, the evolution function
2230      is not "simple".  */  
2231   if (evolution_part == NULL_TREE)
2232     return false;
2233   
2234   /* When the evolution is a polynomial of degree >= 2
2235      the evolution function is not "simple".  */
2236   if (tree_is_chrec (evolution_part))
2237     return false;
2238   
2239   step_expr = evolution_part;
2240   init_expr = unshare_expr (initial_condition_in_loop_num (access_fn, loop_nb));
2241
2242   if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2243     {
2244       fprintf (vect_dump, "step: ");
2245       print_generic_expr (vect_dump, step_expr, TDF_SLIM);
2246       fprintf (vect_dump, ",  init: ");
2247       print_generic_expr (vect_dump, init_expr, TDF_SLIM);
2248     }
2249
2250   *init = init_expr;
2251   *step = step_expr;
2252
2253   if (TREE_CODE (step_expr) != INTEGER_CST)
2254     { 
2255       if (vect_print_dump_info (REPORT_DETAILS))
2256         fprintf (vect_dump, "step unknown.");
2257       return false;
2258     }
2259
2260   return true;
2261 }
2262
2263
2264 /* Function vectorize_loops.
2265    
2266    Entry Point to loop vectorization phase.  */
2267
2268 unsigned
2269 vectorize_loops (void)
2270 {
2271   unsigned int i;
2272   unsigned int num_vectorized_loops = 0;
2273   unsigned int vect_loops_num;
2274   loop_iterator li;
2275   struct loop *loop;
2276
2277   vect_loops_num = number_of_loops ();
2278
2279   /* Bail out if there are no loops.  */
2280   if (vect_loops_num <= 1)
2281     return 0;
2282
2283   /* Fix the verbosity level if not defined explicitly by the user.  */
2284   vect_set_dump_settings ();
2285
2286   /* Allocate the bitmap that records which virtual variables that 
2287      need to be renamed.  */
2288   vect_memsyms_to_rename = BITMAP_ALLOC (NULL);
2289
2290   /*  ----------- Analyze loops. -----------  */
2291
2292   /* If some loop was duplicated, it gets bigger number 
2293      than all previously defined loops. This fact allows us to run 
2294      only over initial loops skipping newly generated ones.  */
2295   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
2296     {
2297       loop_vec_info loop_vinfo;
2298
2299       vect_loop_location = find_loop_location (loop);
2300       loop_vinfo = vect_analyze_loop (loop);
2301       loop->aux = loop_vinfo;
2302
2303       if (!loop_vinfo || !LOOP_VINFO_VECTORIZABLE_P (loop_vinfo))
2304         continue;
2305
2306       vect_transform_loop (loop_vinfo);
2307       num_vectorized_loops++;
2308     }
2309   vect_loop_location = UNKNOWN_LOC;
2310
2311   if (vect_print_dump_info (REPORT_UNVECTORIZED_LOOPS)
2312       || (vect_print_dump_info (REPORT_VECTORIZED_LOOPS)
2313           && num_vectorized_loops > 0))
2314     fprintf (vect_dump, "vectorized %u loops in function.\n",
2315              num_vectorized_loops);
2316
2317   /*  ----------- Finalize. -----------  */
2318
2319   BITMAP_FREE (vect_memsyms_to_rename);
2320
2321   for (i = 1; i < vect_loops_num; i++)
2322     {
2323       loop_vec_info loop_vinfo;
2324
2325       loop = get_loop (i);
2326       if (!loop)
2327         continue;
2328       loop_vinfo = loop->aux;
2329       destroy_loop_vec_info (loop_vinfo);
2330       loop->aux = NULL;
2331     }
2332
2333   return num_vectorized_loops > 0 ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2334 }
2335
2336 /* Increase alignment of global arrays to improve vectorization potential.
2337    TODO:
2338    - Consider also structs that have an array field.
2339    - Use ipa analysis to prune arrays that can't be vectorized?
2340      This should involve global alignment analysis and in the future also
2341      array padding.  */
2342
2343 static unsigned int
2344 increase_alignment (void)
2345 {
2346   struct varpool_node *vnode;
2347
2348   /* Increase the alignment of all global arrays for vectorization.  */
2349   for (vnode = varpool_nodes_queue;
2350        vnode;
2351        vnode = vnode->next_needed)
2352     {
2353       tree vectype, decl = vnode->decl;
2354       unsigned int alignment;
2355
2356       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (decl)) != ARRAY_TYPE)
2357         continue;
2358       vectype = get_vectype_for_scalar_type (TREE_TYPE (TREE_TYPE (decl)));
2359       if (!vectype)
2360         continue;
2361       alignment = TYPE_ALIGN (vectype);
2362       if (DECL_ALIGN (decl) >= alignment)
2363         continue;
2364
2365       if (vect_can_force_dr_alignment_p (decl, alignment))
2366         { 
2367           DECL_ALIGN (decl) = TYPE_ALIGN (vectype);
2368           DECL_USER_ALIGN (decl) = 1;
2369           if (dump_file)
2370             { 
2371               fprintf (dump_file, "Increasing alignment of decl: ");
2372               print_generic_expr (dump_file, decl, TDF_SLIM);
2373             }
2374         }
2375     }
2376   return 0;
2377 }
2378
2379 static bool
2380 gate_increase_alignment (void)
2381 {
2382   return flag_section_anchors && flag_tree_vectorize;
2383 }
2384
2385 struct tree_opt_pass pass_ipa_increase_alignment = 
2386 {
2387   "increase_alignment",                 /* name */
2388   gate_increase_alignment,              /* gate */
2389   increase_alignment,                   /* execute */
2390   NULL,                                 /* sub */
2391   NULL,                                 /* next */
2392   0,                                    /* static_pass_number */
2393   0,                                    /* tv_id */
2394   0,                                    /* properties_required */
2395   0,                                    /* properties_provided */
2396   0,                                    /* properties_destroyed */
2397   0,                                    /* todo_flags_start */
2398   0,                                    /* todo_flags_finish */
2399   0                                     /* letter */
2400 };