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PR middle-end/39124
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / cfgloopmanip.c
index edb3697..28cfa3c 100644 (file)
@@ -1,11 +1,12 @@
 /* Loop manipulation code for GNU compiler.
-   Copyright (C) 2002, 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2002, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009 Free Software
+   Foundation, Inc.
 
 This file is part of GCC.
 
 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
-Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
+Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
 version.
 
 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
@@ -14,9 +15,8 @@ FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 for more details.
 
 You should have received a copy of the GNU General Public License
-along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
-Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
-02110-1301, USA.  */
+along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
+<http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #include "config.h"
 #include "system.h"
@@ -30,31 +30,27 @@ Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
 #include "cfglayout.h"
 #include "cfghooks.h"
 #include "output.h"
+#include "tree-flow.h"
 
-static void duplicate_subloops (struct loops *, struct loop *, struct loop *);
-static void copy_loops_to (struct loops *, struct loop **, int,
+static void duplicate_subloops (struct loop *, struct loop *);
+static void copy_loops_to (struct loop **, int,
                           struct loop *);
 static void loop_redirect_edge (edge, basic_block);
-static bool loop_delete_branch_edge (edge, int);
 static void remove_bbs (basic_block *, int);
-static bool rpe_enum_p (basic_block, void *);
+static bool rpe_enum_p (const_basic_block, const void *);
 static int find_path (edge, basic_block **);
-static bool alp_enum_p (basic_block, void *);
-static void fix_loop_placements (struct loops *, struct loop *, bool *);
-static bool fix_bb_placement (struct loops *, basic_block);
-static void fix_bb_placements (struct loops *, basic_block, bool *);
-static void place_new_loop (struct loops *, struct loop *);
-static void scale_loop_frequencies (struct loop *, int, int);
-static basic_block create_preheader (struct loop *, int);
-static void unloop (struct loops *, struct loop *, bool *);
+static void fix_loop_placements (struct loop *, bool *);
+static bool fix_bb_placement (basic_block);
+static void fix_bb_placements (basic_block, bool *);
+static void unloop (struct loop *, bool *);
 
 #define RDIV(X,Y) (((X) + (Y) / 2) / (Y))
 
 /* Checks whether basic block BB is dominated by DATA.  */
 static bool
-rpe_enum_p (basic_block bb, void *data)
+rpe_enum_p (const_basic_block bb, const void *data)
 {
-  return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, data);
+  return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, (const_basic_block) data);
 }
 
 /* Remove basic blocks BBS.  NBBS is the number of the basic blocks.  */
@@ -85,7 +81,7 @@ find_path (edge e, basic_block **bbs)
                             n_basic_blocks, e->dest);
 }
 
-/* Fix placement of basic block BB inside loop hierarchy stored in LOOPS --
+/* Fix placement of basic block BB inside loop hierarchy --
    Let L be a loop to that BB belongs.  Then every successor of BB must either
      1) belong to some superloop of loop L, or
      2) be a header of loop K such that K->outer is superloop of L
@@ -93,11 +89,11 @@ find_path (edge e, basic_block **bbs)
    false if the placement of BB was already correct (provided that placements
    of its successors are correct).  */
 static bool
-fix_bb_placement (struct loops *loops, basic_block bb)
+fix_bb_placement (basic_block bb)
 {
   edge e;
   edge_iterator ei;
-  struct loop *loop = loops->tree_root, *act;
+  struct loop *loop = current_loops->tree_root, *act;
 
   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
     {
@@ -106,7 +102,7 @@ fix_bb_placement (struct loops *loops, basic_block bb)
 
       act = e->dest->loop_father;
       if (act->header == e->dest)
-       act = act->outer;
+       act = loop_outer (act);
 
       if (flow_loop_nested_p (loop, act))
        loop = act;
@@ -121,6 +117,46 @@ fix_bb_placement (struct loops *loops, basic_block bb)
   return true;
 }
 
+/* Fix placement of LOOP inside loop tree, i.e. find the innermost superloop
+   of LOOP to that leads at least one exit edge of LOOP, and set it
+   as the immediate superloop of LOOP.  Return true if the immediate superloop
+   of LOOP changed.  */
+
+static bool
+fix_loop_placement (struct loop *loop)
+{
+  unsigned i;
+  edge e;
+  VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
+  struct loop *father = current_loops->tree_root, *act;
+  bool ret = false;
+
+  for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, e); i++)
+    {
+      act = find_common_loop (loop, e->dest->loop_father);
+      if (flow_loop_nested_p (father, act))
+       father = act;
+    }
+
+  if (father != loop_outer (loop))
+    {
+      for (act = loop_outer (loop); act != father; act = loop_outer (act))
+       act->num_nodes -= loop->num_nodes;
+      flow_loop_tree_node_remove (loop);
+      flow_loop_tree_node_add (father, loop);
+
+      /* The exit edges of LOOP no longer exits its original immediate
+        superloops; remove them from the appropriate exit lists.  */
+      for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, e); i++)
+       rescan_loop_exit (e, false, false);
+
+      ret = true;
+    }
+
+  VEC_free (edge, heap, exits);
+  return ret;
+}
+
 /* Fix placements of basic blocks inside loop hierarchy stored in loops; i.e.
    enforce condition condition stated in description of fix_bb_placement. We
    start from basic block FROM that had some of its successors removed, so that
@@ -134,7 +170,7 @@ fix_bb_placement (struct loops *loops, basic_block bb)
    IRRED_INVALIDATED is set to true.  */
 
 static void
-fix_bb_placements (struct loops *loops, basic_block from,
+fix_bb_placements (basic_block from,
                   bool *irred_invalidated)
 {
   sbitmap in_queue;
@@ -150,7 +186,7 @@ fix_bb_placements (struct loops *loops, basic_block from,
      fix_loop_placement.  */
 
   base_loop = from->loop_father;
-  if (base_loop == loops->tree_root)
+  if (base_loop == current_loops->tree_root)
     return;
 
   in_queue = sbitmap_alloc (last_basic_block);
@@ -183,7 +219,7 @@ fix_bb_placements (struct loops *loops, basic_block from,
       else
        {
          /* Ordinary basic block.  */
-         if (!fix_bb_placement (loops, from))
+         if (!fix_bb_placement (from))
            continue;
        }
 
@@ -235,20 +271,20 @@ fix_bb_placements (struct loops *loops, basic_block from,
 }
 
 /* Removes path beginning at edge E, i.e. remove basic blocks dominated by E
-   and update loop structure stored in LOOPS and dominators.  Return true if
-   we were able to remove the path, false otherwise (and nothing is affected
-   then).  */
+   and update loop structures and dominators.  Return true if we were able
+   to remove the path, false otherwise (and nothing is affected then).  */
 bool
-remove_path (struct loops *loops, edge e)
+remove_path (edge e)
 {
   edge ae;
-  basic_block *rem_bbs, *bord_bbs, *dom_bbs, from, bb;
-  int i, nrem, n_bord_bbs, n_dom_bbs, nreml;
+  basic_block *rem_bbs, *bord_bbs, from, bb;
+  VEC (basic_block, heap) *dom_bbs;
+  int i, nrem, n_bord_bbs, nreml;
   sbitmap seen;
-  bool deleted, irred_invalidated = false;
+  bool irred_invalidated = false;
   struct loop **deleted_loop;
 
-  if (!loop_delete_branch_edge (e, 0))
+  if (!can_remove_branch_p (e))
     return false;
 
   /* Keep track of whether we need to update information about irreducible
@@ -270,10 +306,10 @@ remove_path (struct loops *loops, edge e)
      we belong to.  In this case first unloop the loops, then proceed
      normally.   We may assume that e->dest is not a header of any loop,
      as it now has exactly one predecessor.  */
-  while (e->src->loop_father->outer
+  while (loop_outer (e->src->loop_father)
         && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
                            e->src->loop_father->latch, e->dest))
-    unloop (loops, e->src->loop_father, &irred_invalidated);
+    unloop (e->src->loop_father, &irred_invalidated);
 
   /* Identify the path.  */
   nrem = find_path (e, &rem_bbs);
@@ -303,9 +339,8 @@ remove_path (struct loops *loops, edge e)
 
   /* Remove the path.  */
   from = e->src;
-  deleted = loop_delete_branch_edge (e, 1);
-  gcc_assert (deleted);
-  dom_bbs = XCNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
+  remove_branch (e);
+  dom_bbs = NULL;
 
   /* Cancel loops contained in the path.  */
   deleted_loop = XNEWVEC (struct loop *, nrem);
@@ -314,15 +349,14 @@ remove_path (struct loops *loops, edge e)
     if (rem_bbs[i]->loop_father->header == rem_bbs[i])
       deleted_loop[nreml++] = rem_bbs[i]->loop_father;
 
-  remove_bbs (rem_bbs, nrem);
-  free (rem_bbs);
-
   for (i = 0; i < nreml; i++)
-    cancel_loop_tree (loops, deleted_loop[i]);
+    cancel_loop_tree (deleted_loop[i]);
   free (deleted_loop);
 
+  remove_bbs (rem_bbs, nrem);
+  free (rem_bbs);
+
   /* Find blocks whose dominators may be affected.  */
-  n_dom_bbs = 0;
   sbitmap_zero (seen);
   for (i = 0; i < n_bord_bbs; i++)
     {
@@ -337,68 +371,93 @@ remove_path (struct loops *loops, edge e)
           ldom;
           ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
        if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, from, ldom))
-         dom_bbs[n_dom_bbs++] = ldom;
+         VEC_safe_push (basic_block, heap, dom_bbs, ldom);
     }
 
   free (seen);
 
   /* Recount dominators.  */
-  iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, n_dom_bbs);
-  free (dom_bbs);
+  iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, true);
+  VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
   free (bord_bbs);
 
   /* Fix placements of basic blocks inside loops and the placement of
      loops in the loop tree.  */
-  fix_bb_placements (loops, from, &irred_invalidated);
-  fix_loop_placements (loops, from->loop_father, &irred_invalidated);
+  fix_bb_placements (from, &irred_invalidated);
+  fix_loop_placements (from->loop_father, &irred_invalidated);
 
   if (irred_invalidated
-      && (loops->state & LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS) != 0)
-    mark_irreducible_loops (loops);
+      && loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
+    mark_irreducible_loops ();
 
   return true;
 }
 
-/* Predicate for enumeration in add_loop.  */
-static bool
-alp_enum_p (basic_block bb, void *alp_header)
+/* Creates place for a new LOOP in loops structure.  */
+
+static void
+place_new_loop (struct loop *loop)
 {
-  return bb != (basic_block) alp_header;
+  loop->num = number_of_loops ();
+  VEC_safe_push (loop_p, gc, current_loops->larray, loop);
 }
 
 /* Given LOOP structure with filled header and latch, find the body of the
-   corresponding loop and add it to LOOPS tree.  Insert the LOOP as a son of
+   corresponding loop and add it to loops tree.  Insert the LOOP as a son of
    outer.  */
 
-static void
-add_loop (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *outer)
+void
+add_loop (struct loop *loop, struct loop *outer)
 {
   basic_block *bbs;
   int i, n;
+  struct loop *subloop;
+  edge e;
+  edge_iterator ei;
 
   /* Add it to loop structure.  */
-  place_new_loop (loops, loop);
+  place_new_loop (loop);
   flow_loop_tree_node_add (outer, loop);
-  loop->level = 1;
 
   /* Find its nodes.  */
-  bbs = XCNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
-  n = dfs_enumerate_from (loop->latch, 1, alp_enum_p,
-                         bbs, n_basic_blocks, loop->header);
+  bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
+  n = get_loop_body_with_size (loop, bbs, n_basic_blocks);
 
   for (i = 0; i < n; i++)
     {
-      remove_bb_from_loops (bbs[i]);
-      add_bb_to_loop (bbs[i], loop);
+      if (bbs[i]->loop_father == outer)
+       {
+         remove_bb_from_loops (bbs[i]);
+         add_bb_to_loop (bbs[i], loop);
+         continue;
+       }
+
+      loop->num_nodes++;
+
+      /* If we find a direct subloop of OUTER, move it to LOOP.  */
+      subloop = bbs[i]->loop_father;
+      if (loop_outer (subloop) == outer
+         && subloop->header == bbs[i])
+       {
+         flow_loop_tree_node_remove (subloop);
+         flow_loop_tree_node_add (loop, subloop);
+       }
+    }
+
+  /* Update the information about loop exit edges.  */
+  for (i = 0; i < n; i++)
+    {
+      FOR_EACH_EDGE (e, ei, bbs[i]->succs)
+       {
+         rescan_loop_exit (e, false, false);
+       }
     }
-  remove_bb_from_loops (loop->header);
-  add_bb_to_loop (loop->header, loop);
 
   free (bbs);
 }
 
 /* Multiply all frequencies in LOOP by NUM/DEN.  */
-static void
+void
 scale_loop_frequencies (struct loop *loop, int num, int den)
 {
   basic_block *bbs;
@@ -408,28 +467,263 @@ scale_loop_frequencies (struct loop *loop, int num, int den)
   free (bbs);
 }
 
+/* Recompute dominance information for basic blocks outside LOOP.  */
+
+static void
+update_dominators_in_loop (struct loop *loop)
+{
+  VEC (basic_block, heap) *dom_bbs = NULL;
+  sbitmap seen;
+  basic_block *body;
+  unsigned i;
+
+  seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
+  sbitmap_zero (seen);
+  body = get_loop_body (loop);
+
+  for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
+    SET_BIT (seen, body[i]->index);
+
+  for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
+    {
+      basic_block ldom;
+
+      for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, body[i]);
+          ldom;
+          ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
+       if (!TEST_BIT (seen, ldom->index))
+         {
+           SET_BIT (seen, ldom->index);
+           VEC_safe_push (basic_block, heap, dom_bbs, ldom);
+         }
+    }
+
+  iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, false);
+  free (body);
+  free (seen);
+  VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
+}
+
+/* Creates an if region as shown above. CONDITION is used to create
+   the test for the if. 
+
+   |
+   |     -------------                 -------------
+   |     |  pred_bb  |                 |  pred_bb  |
+   |     -------------                 -------------
+   |           |                             |
+   |           |                             | ENTRY_EDGE
+   |           | ENTRY_EDGE                  V
+   |           |             ====>     -------------
+   |           |                       |  cond_bb  |
+   |           |                       | CONDITION |
+   |           |                       -------------
+   |           V                        /         \
+   |     -------------         e_false /           \ e_true
+   |     |  succ_bb  |                V             V
+   |     -------------         -----------       -----------
+   |                           | false_bb |      | true_bb |
+   |                           -----------       -----------
+   |                                   \           /
+   |                                    \         /
+   |                                     V       V
+   |                                   -------------
+   |                                   |  join_bb  |
+   |                                   -------------
+   |                                         | exit_edge (result)
+   |                                         V
+   |                                    -----------
+   |                                    | succ_bb |
+   |                                    -----------
+   |
+ */
+
+edge
+create_empty_if_region_on_edge (edge entry_edge, tree condition)
+{
+
+  basic_block succ_bb, cond_bb, true_bb, false_bb, join_bb;
+  edge e_true, e_false, exit_edge;
+  gimple cond_stmt;
+  tree simple_cond;
+  gimple_stmt_iterator gsi;
+
+  succ_bb = entry_edge->dest;
+  cond_bb = split_edge (entry_edge);
+  
+  /* Insert condition in cond_bb.  */
+  gsi = gsi_last_bb (cond_bb);
+  simple_cond =
+    force_gimple_operand_gsi (&gsi, condition, true, NULL,
+                             false, GSI_NEW_STMT);
+  cond_stmt = gimple_build_cond_from_tree (simple_cond, NULL_TREE, NULL_TREE);
+  gsi = gsi_last_bb (cond_bb);
+  gsi_insert_after (&gsi, cond_stmt, GSI_NEW_STMT);
+  
+  join_bb = split_edge (single_succ_edge (cond_bb));
+
+  e_true = single_succ_edge (cond_bb);
+  true_bb = split_edge (e_true);
+
+  e_false = make_edge (cond_bb, join_bb, 0);
+  false_bb = split_edge (e_false);
+
+  e_true->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
+  e_true->flags |= EDGE_TRUE_VALUE;
+  e_false->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
+  e_false->flags |= EDGE_FALSE_VALUE;
+
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, cond_bb, entry_edge->src);
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, true_bb, cond_bb);
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, false_bb, cond_bb);
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, join_bb, cond_bb);
+
+  exit_edge = single_succ_edge (join_bb);
+
+  if (single_pred_p (exit_edge->dest))
+    set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, exit_edge->dest, join_bb);
+
+  return exit_edge;
+}
+
+/* create_empty_loop_on_edge
+   |
+   |     -------------                 ------------------------
+   |     |  pred_bb  |                 |  pred_bb              |
+   |     -------------                 |  IV_0 = INITIAL_VALUE |
+   |           |                       ------------------------
+   |           |                       ______    | ENTRY_EDGE
+   |           | ENTRY_EDGE           /      V   V
+   |           |             ====>   |     -----------------------------
+   |           |                     |     | IV_BEFORE = phi (IV_0, IV) |
+   |           |                     |     | loop_header                |
+   |           V                     |     | IV_BEFORE <= UPPER_BOUND   |
+   |     -------------               |     -----------------------\-----
+   |     |  succ_bb  |               |         |                   \
+   |     -------------               |         |                    \ exit_e
+   |                                 |         V                     V---------
+   |                                 |      --------------           | succ_bb |
+   |                                 |      | loop_latch  |          ----------
+   |                                 |      |IV = IV_BEFORE + STRIDE
+   |                                 |      --------------
+   |                                  \       /
+   |                                   \ ___ /
+
+   Creates an empty loop as shown above, the IV_BEFORE is the SSA_NAME
+   that is used before the increment of IV. IV_BEFORE should be used for 
+   adding code to the body that uses the IV.  OUTER is the outer loop in
+   which the new loop should be inserted.  */
+
+struct loop *
+create_empty_loop_on_edge (edge entry_edge, 
+                          tree initial_value,
+                          tree stride, tree upper_bound,
+                          tree iv,
+                          tree *iv_before,
+                          struct loop *outer)
+{
+  basic_block loop_header, loop_latch, succ_bb, pred_bb;
+  struct loop *loop;
+  int freq;
+  gcov_type cnt;
+  gimple_stmt_iterator gsi;
+  bool insert_after;
+  gimple_seq stmts;
+  gimple cond_expr;
+  tree exit_test;
+  edge exit_e;
+  int prob;
+  tree upper_bound_gimplified;
+  
+  gcc_assert (entry_edge && initial_value && stride && upper_bound && iv);
+
+  /* Create header, latch and wire up the loop.  */
+  pred_bb = entry_edge->src;
+  loop_header = split_edge (entry_edge);
+  loop_latch = split_edge (single_succ_edge (loop_header));
+  succ_bb = single_succ (loop_latch);
+  make_edge (loop_header, succ_bb, 0);
+  redirect_edge_succ_nodup (single_succ_edge (loop_latch), loop_header);
+
+  /* Set immediate dominator information.  */
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop_header, pred_bb);
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, loop_latch, loop_header);
+  set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, succ_bb, loop_header);
+
+  /* Initialize a loop structure and put it in a loop hierarchy.  */
+  loop = alloc_loop ();
+  loop->header = loop_header;
+  loop->latch = loop_latch;
+  add_loop (loop, outer);
+
+  /* TODO: Fix frequencies and counts.  */
+  freq = EDGE_FREQUENCY (entry_edge);
+  cnt = entry_edge->count;
+
+  prob = REG_BR_PROB_BASE / 2;
+
+  scale_loop_frequencies (loop, REG_BR_PROB_BASE - prob, REG_BR_PROB_BASE);
+
+  /* Update dominators.  */
+  update_dominators_in_loop (loop);
+
+  /* Construct IV code in loop.  */
+  initial_value = force_gimple_operand (initial_value, &stmts, true, iv);
+  if (stmts)
+    {
+      gsi_insert_seq_on_edge (loop_preheader_edge (loop), stmts);
+      gsi_commit_edge_inserts ();
+    }
+
+  standard_iv_increment_position (loop, &gsi, &insert_after);
+  create_iv (initial_value, stride, iv, loop, &gsi, insert_after,
+            iv_before, NULL);
+
+  /* Modify edge flags.  */
+  exit_e = single_exit (loop);
+  exit_e->flags = EDGE_LOOP_EXIT | EDGE_FALSE_VALUE;
+  single_pred_edge (loop_latch)->flags = EDGE_TRUE_VALUE;
+
+  gsi = gsi_last_bb (exit_e->src);
+
+  upper_bound_gimplified = 
+    force_gimple_operand_gsi (&gsi, upper_bound, true, NULL,
+                             false, GSI_NEW_STMT);
+  gsi = gsi_last_bb (exit_e->src);
+  
+  cond_expr = gimple_build_cond 
+    (LE_EXPR, *iv_before, upper_bound_gimplified, NULL_TREE, NULL_TREE);
+
+  exit_test = gimple_cond_lhs (cond_expr);
+  exit_test = force_gimple_operand_gsi (&gsi, exit_test, true, NULL,
+                                       false, GSI_NEW_STMT);
+  gimple_cond_set_lhs (cond_expr, exit_test);
+  gsi = gsi_last_bb (exit_e->src);
+  gsi_insert_after (&gsi, cond_expr, GSI_NEW_STMT);
+
+  return loop;
+}
+
 /* Make area between HEADER_EDGE and LATCH_EDGE a loop by connecting
-   latch to header and update loop tree stored in LOOPS and dominators
+   latch to header and update loop tree and dominators
    accordingly. Everything between them plus LATCH_EDGE destination must
    be dominated by HEADER_EDGE destination, and back-reachable from
    LATCH_EDGE source.  HEADER_EDGE is redirected to basic block SWITCH_BB,
    FALSE_EDGE of SWITCH_BB to original destination of HEADER_EDGE and
    TRUE_EDGE of SWITCH_BB to original destination of LATCH_EDGE.
-   Returns newly created loop.  */
+   Returns the newly created loop.  Frequencies and counts in the new loop
+   are scaled by FALSE_SCALE and in the old one by TRUE_SCALE.  */
 
 struct loop *
-loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge,
+loopify (edge latch_edge, edge header_edge,
         basic_block switch_bb, edge true_edge, edge false_edge,
-        bool redirect_all_edges)
+        bool redirect_all_edges, unsigned true_scale, unsigned false_scale)
 {
   basic_block succ_bb = latch_edge->dest;
   basic_block pred_bb = header_edge->src;
-  basic_block *dom_bbs, *body;
-  unsigned n_dom_bbs, i;
-  sbitmap seen;
-  struct loop *loop = XCNEW (struct loop);
-  struct loop *outer = succ_bb->loop_father->outer;
-  int freq, prob, tot_prob;
+  struct loop *loop = alloc_loop ();
+  struct loop *outer = loop_outer (succ_bb->loop_father);
+  int freq;
   gcov_type cnt;
   edge e;
   edge_iterator ei;
@@ -439,10 +733,6 @@ loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge,
 
   freq = EDGE_FREQUENCY (header_edge);
   cnt = header_edge->count;
-  prob = EDGE_SUCC (switch_bb, 0)->probability;
-  tot_prob = prob + EDGE_SUCC (switch_bb, 1)->probability;
-  if (tot_prob == 0)
-    tot_prob = 1;
 
   /* Redirect edges.  */
   loop_redirect_edge (latch_edge, loop->header);
@@ -463,7 +753,7 @@ loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge,
   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, succ_bb, switch_bb);
 
   /* Compute new loop.  */
-  add_loop (loops, loop, outer);
+  add_loop (loop, outer);
 
   /* Add switch_bb to appropriate loop.  */
   if (switch_bb->loop_father)
@@ -471,47 +761,23 @@ loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge,
   add_bb_to_loop (switch_bb, outer);
 
   /* Fix frequencies.  */
-  switch_bb->frequency = freq;
-  switch_bb->count = cnt;
-  FOR_EACH_EDGE (e, ei, switch_bb->succs)
-    e->count = (switch_bb->count * e->probability) / REG_BR_PROB_BASE;
-  scale_loop_frequencies (loop, prob, tot_prob);
-  scale_loop_frequencies (succ_bb->loop_father, tot_prob - prob, tot_prob);
-
-  /* Update dominators of blocks outside of LOOP.  */
-  dom_bbs = XCNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
-  n_dom_bbs = 0;
-  seen = sbitmap_alloc (last_basic_block);
-  sbitmap_zero (seen);
-  body = get_loop_body (loop);
-
-  for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
-    SET_BIT (seen, body[i]->index);
-
-  for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
+  if (redirect_all_edges)
     {
-      basic_block ldom;
-
-      for (ldom = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, body[i]);
-          ldom;
-          ldom = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, ldom))
-       if (!TEST_BIT (seen, ldom->index))
-         {
-           SET_BIT (seen, ldom->index);
-           dom_bbs[n_dom_bbs++] = ldom;
-         }
+      switch_bb->frequency = freq;
+      switch_bb->count = cnt;
+      FOR_EACH_EDGE (e, ei, switch_bb->succs)
+       {
+         e->count = (switch_bb->count * e->probability) / REG_BR_PROB_BASE;
+       }
     }
-
-  iterate_fix_dominators (CDI_DOMINATORS, dom_bbs, n_dom_bbs);
-
-  free (body);
-  free (seen);
-  free (dom_bbs);
+  scale_loop_frequencies (loop, false_scale, REG_BR_PROB_BASE);
+  scale_loop_frequencies (succ_bb->loop_father, true_scale, REG_BR_PROB_BASE);
+  update_dominators_in_loop (loop);
 
   return loop;
 }
 
-/* Remove the latch edge of a LOOP and update LOOPS tree to indicate that
+/* Remove the latch edge of a LOOP and update loops to indicate that
    the LOOP was removed.  After this function, original loop latch will
    have no successor, which caller is expected to fix somehow.
 
@@ -519,7 +785,7 @@ loopify (struct loops *loops, edge latch_edge, edge header_edge,
    invalid, IRRED_INVALIDATED is set to true.  */
 
 static void
-unloop (struct loops *loops, struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
+unloop (struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
 {
   basic_block *body;
   struct loop *ploop;
@@ -542,7 +808,7 @@ unloop (struct loops *loops, struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
     if (body[i]->loop_father == loop)
       {
        remove_bb_from_loops (body[i]);
-       add_bb_to_loop (body[i], loop->outer);
+       add_bb_to_loop (body[i], loop_outer (loop));
       }
   free(body);
 
@@ -550,56 +816,18 @@ unloop (struct loops *loops, struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
     {
       ploop = loop->inner;
       flow_loop_tree_node_remove (ploop);
-      flow_loop_tree_node_add (loop->outer, ploop);
+      flow_loop_tree_node_add (loop_outer (loop), ploop);
     }
 
   /* Remove the loop and free its data.  */
-  flow_loop_tree_node_remove (loop);
-  loops->parray[loop->num] = NULL;
-  flow_loop_free (loop);
+  delete_loop (loop);
 
   remove_edge (single_succ_edge (latch));
 
   /* We do not pass IRRED_INVALIDATED to fix_bb_placements here, as even if
      there is an irreducible region inside the cancelled loop, the flags will
      be still correct.  */
-  fix_bb_placements (loops, latch, &dummy);
-}
-
-/* Fix placement of LOOP inside loop tree, i.e. find the innermost superloop
-   FATHER of LOOP such that all of the edges coming out of LOOP belong to
-   FATHER, and set it as outer loop of LOOP.  Return true if placement of
-   LOOP changed.  */
-
-int
-fix_loop_placement (struct loop *loop)
-{
-  basic_block *body;
-  unsigned i;
-  edge e;
-  edge_iterator ei;
-  struct loop *father = loop->pred[0], *act;
-
-  body = get_loop_body (loop);
-  for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
-    FOR_EACH_EDGE (e, ei, body[i]->succs)
-      if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
-       {
-         act = find_common_loop (loop, e->dest->loop_father);
-         if (flow_loop_nested_p (father, act))
-           father = act;
-       }
-  free (body);
-
-  if (father != loop->outer)
-    {
-      for (act = loop->outer; act != father; act = act->outer)
-       act->num_nodes -= loop->num_nodes;
-      flow_loop_tree_node_remove (loop);
-      flow_loop_tree_node_add (father, loop);
-      return 1;
-    }
-  return 0;
+  fix_bb_placements (latch, &dummy);
 }
 
 /* Fix placement of superloops of LOOP inside loop tree, i.e. ensure that
@@ -611,14 +839,13 @@ fix_loop_placement (struct loop *loop)
    invalidate the information about irreducible regions.  */
 
 static void
-fix_loop_placements (struct loops *loops, struct loop *loop,
-                    bool *irred_invalidated)
+fix_loop_placements (struct loop *loop, bool *irred_invalidated)
 {
   struct loop *outer;
 
-  while (loop->outer)
+  while (loop_outer (loop))
     {
-      outer = loop->outer;
+      outer = loop_outer (loop);
       if (!fix_loop_placement (loop))
        break;
 
@@ -627,37 +854,23 @@ fix_loop_placements (struct loops *loops, struct loop *loop,
         for its preheader, because the successor is the header and belongs
         to the loop.  So call fix_bb_placements to fix up the placement
         of the preheader and (possibly) of its predecessors.  */
-      fix_bb_placements (loops, loop_preheader_edge (loop)->src,
+      fix_bb_placements (loop_preheader_edge (loop)->src,
                         irred_invalidated);
       loop = outer;
     }
 }
 
-/* Creates place for a new LOOP in LOOPS structure.  */
-static void
-place_new_loop (struct loops *loops, struct loop *loop)
-{
-  loops->parray =
-    xrealloc (loops->parray, (loops->num + 1) * sizeof (struct loop *));
-  loops->parray[loops->num] = loop;
-
-  loop->num = loops->num++;
-}
-
 /* Copies copy of LOOP as subloop of TARGET loop, placing newly
-   created loop into LOOPS structure.  */
+   created loop into loops structure.  */
 struct loop *
-duplicate_loop (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *target)
+duplicate_loop (struct loop *loop, struct loop *target)
 {
   struct loop *cloop;
-  cloop = XCNEW (struct loop);
-  place_new_loop (loops, cloop);
-
-  /* Initialize copied loop.  */
-  cloop->level = loop->level;
+  cloop = alloc_loop ();
+  place_new_loop (cloop);
 
-  /* Set it as copy of loop.  */
-  loop->copy = cloop;
+  /* Mark the new loop as copy of LOOP.  */
+  set_loop_copy (loop, cloop);
 
   /* Add it to target.  */
   flow_loop_tree_node_add (target, cloop);
@@ -666,31 +879,31 @@ duplicate_loop (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *target)
 }
 
 /* Copies structure of subloops of LOOP into TARGET loop, placing
-   newly created loops into loop tree stored in LOOPS.  */
+   newly created loops into loop tree.  */
 static void
-duplicate_subloops (struct loops *loops, struct loop *loop, struct loop *target)
+duplicate_subloops (struct loop *loop, struct loop *target)
 {
   struct loop *aloop, *cloop;
 
   for (aloop = loop->inner; aloop; aloop = aloop->next)
     {
-      cloop = duplicate_loop (loops, aloop, target);
-      duplicate_subloops (loops, aloop, cloop);
+      cloop = duplicate_loop (aloop, target);
+      duplicate_subloops (aloop, cloop);
     }
 }
 
 /* Copies structure of subloops of N loops, stored in array COPIED_LOOPS,
-   into TARGET loop, placing newly created loops into loop tree LOOPS.  */
+   into TARGET loop, placing newly created loops into loop tree.  */
 static void
-copy_loops_to (struct loops *loops, struct loop **copied_loops, int n, struct loop *target)
+copy_loops_to (struct loop **copied_loops, int n, struct loop *target)
 {
   struct loop *aloop;
   int i;
 
   for (i = 0; i < n; i++)
     {
-      aloop = duplicate_loop (loops, copied_loops[i], target);
-      duplicate_subloops (loops, copied_loops[i], aloop);
+      aloop = duplicate_loop (copied_loops[i], target);
+      duplicate_subloops (copied_loops[i], aloop);
     }
 }
 
@@ -704,48 +917,9 @@ loop_redirect_edge (edge e, basic_block dest)
   redirect_edge_and_branch_force (e, dest);
 }
 
-/* Deletes edge E from a branch if possible.  Unless REALLY_DELETE is set,
-   just test whether it is possible to remove the edge.  */
-static bool
-loop_delete_branch_edge (edge e, int really_delete)
-{
-  basic_block src = e->src;
-  basic_block newdest;
-  int irr;
-  edge snd;
-
-  gcc_assert (EDGE_COUNT (src->succs) > 1);
-
-  /* Cannot handle more than two exit edges.  */
-  if (EDGE_COUNT (src->succs) > 2)
-    return false;
-  /* And it must be just a simple branch.  */
-  if (!any_condjump_p (BB_END (src)))
-    return false;
-
-  snd = e == EDGE_SUCC (src, 0) ? EDGE_SUCC (src, 1) : EDGE_SUCC (src, 0);
-  newdest = snd->dest;
-  if (newdest == EXIT_BLOCK_PTR)
-    return false;
-
-  /* Hopefully the above conditions should suffice.  */
-  if (!really_delete)
-    return true;
-
-  /* Redirecting behaves wrongly wrto this flag.  */
-  irr = snd->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
-
-  if (!redirect_edge_and_branch (e, newdest))
-    return false;
-  single_succ_edge (src)->flags &= ~EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
-  single_succ_edge (src)->flags |= irr;
-
-  return true;
-}
-
 /* Check whether LOOP's body can be duplicated.  */
 bool
-can_duplicate_loop_p (struct loop *loop)
+can_duplicate_loop_p (const struct loop *loop)
 {
   int ret;
   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
@@ -756,67 +930,43 @@ can_duplicate_loop_p (struct loop *loop)
   return ret;
 }
 
-/* The NBBS blocks in BBS will get duplicated and the copies will be placed
-   to LOOP.  Update the single_exit information in superloops of LOOP.  */
+/* Sets probability and count of edge E to zero.  The probability and count
+   is redistributed evenly to the remaining edges coming from E->src.  */
 
 static void
-update_single_exits_after_duplication (basic_block *bbs, unsigned nbbs,
-                                      struct loop *loop)
+set_zero_probability (edge e)
 {
-  unsigned i;
+  basic_block bb = e->src;
+  edge_iterator ei;
+  edge ae, last = NULL;
+  unsigned n = EDGE_COUNT (bb->succs);
+  gcov_type cnt = e->count, cnt1;
+  unsigned prob = e->probability, prob1;
 
-  for (i = 0; i < nbbs; i++)
-    bbs[i]->flags |= BB_DUPLICATED;
+  gcc_assert (n > 1);
+  cnt1 = cnt / (n - 1);
+  prob1 = prob / (n - 1);
 
-  for (; loop->outer; loop = loop->outer)
+  FOR_EACH_EDGE (ae, ei, bb->succs)
     {
-      if (!loop->single_exit)
+      if (ae == e)
        continue;
 
-      if (loop->single_exit->src->flags & BB_DUPLICATED)
-       loop->single_exit = NULL;
+      ae->probability += prob1;
+      ae->count += cnt1;
+      last = ae;
     }
 
-  for (i = 0; i < nbbs; i++)
-    bbs[i]->flags &= ~BB_DUPLICATED;
-}
+  /* Move the rest to one of the edges.  */
+  last->probability += prob % (n - 1);
+  last->count += cnt % (n - 1);
 
-/* Updates single exit information for the copy of LOOP.  */
-
-static void
-update_single_exit_for_duplicated_loop (struct loop *loop)
-{
-  struct loop *copy = loop->copy;
-  basic_block src, dest;
-  edge exit = loop->single_exit;
-
-  if (!exit)
-    return;
-
-  src = get_bb_copy (exit->src);
-  dest = exit->dest;
-  if (dest->flags & BB_DUPLICATED)
-    dest = get_bb_copy (dest);
-
-  exit = find_edge (src, dest);
-  gcc_assert (exit != NULL);
-  copy->single_exit = exit;
-}
-
-/* Updates single exit information for copies of ORIG_LOOPS and their subloops.
-   N is the number of the loops in the ORIG_LOOPS array.  */
-
-static void
-update_single_exit_for_duplicated_loops (struct loop *orig_loops[], unsigned n)
-{
-  unsigned i;
-
-  for (i = 0; i < n; i++)
-    update_single_exit_for_duplicated_loop (orig_loops[i]);
+  e->probability = 0;
+  e->count = 0;
 }
 
 /* Duplicates body of LOOP to given edge E NDUPL times.  Takes care of updating
-   LOOPS structure and dominators.  E's destination must be LOOP header for
+   loop structure and dominators.  E's destination must be LOOP header for
    this to work, i.e. it must be entry or latch edge of this loop; these are
    unique, as the loops must have preheaders for this function to work
    correctly (in case E is latch, the function unrolls the loop, if E is entry
@@ -825,11 +975,12 @@ update_single_exit_for_duplicated_loops (struct loop *orig_loops[], unsigned n)
    original LOOP body, the other copies are numbered in order given by control
    flow through them) into TO_REMOVE array.  Returns false if duplication is
    impossible.  */
+
 bool
-duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
+duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e,
                               unsigned int ndupl, sbitmap wont_exit,
-                              edge orig, edge *to_remove,
-                              unsigned int *n_to_remove, int flags)
+                              edge orig, VEC (edge, heap) **to_remove,
+                              int flags)
 {
   struct loop *target, *aloop;
   struct loop **orig_loops;
@@ -844,10 +995,13 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
   unsigned i, j, n;
   int is_latch = (latch == e->src);
   int scale_act = 0, *scale_step = NULL, scale_main = 0;
+  int scale_after_exit = 0;
   int p, freq_in, freq_le, freq_out_orig;
   int prob_pass_thru, prob_pass_wont_exit, prob_pass_main;
   int add_irreducible_flag;
   basic_block place_after;
+  bitmap bbs_to_scale = NULL;
+  bitmap_iterator bi;
 
   gcc_assert (e->dest == loop->header);
   gcc_assert (ndupl > 0);
@@ -897,10 +1051,26 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
       prob_pass_wont_exit =
              RDIV (REG_BR_PROB_BASE * (freq_le + freq_out_orig), freq_in);
 
+      if (orig
+         && REG_BR_PROB_BASE - orig->probability != 0)
+       {
+         /* The blocks that are dominated by a removed exit edge ORIG have
+            frequencies scaled by this.  */
+         scale_after_exit = RDIV (REG_BR_PROB_BASE * REG_BR_PROB_BASE,
+                                  REG_BR_PROB_BASE - orig->probability);
+         bbs_to_scale = BITMAP_ALLOC (NULL);
+         for (i = 0; i < n; i++)
+           {
+             if (bbs[i] != orig->src
+                 && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bbs[i], orig->src))
+               bitmap_set_bit (bbs_to_scale, i);
+           }
+       }
+
       scale_step = XNEWVEC (int, ndupl);
 
-       for (i = 1; i <= ndupl; i++)
-         scale_step[i - 1] = TEST_BIT (wont_exit, i)
+      for (i = 1; i <= ndupl; i++)
+       scale_step[i - 1] = TEST_BIT (wont_exit, i)
                                ? prob_pass_wont_exit
                                : prob_pass_thru;
 
@@ -964,7 +1134,7 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
   for (aloop = loop->inner, i = 0; aloop; aloop = aloop->next, i++)
     orig_loops[i] = aloop;
 
-  loop->copy = target;
+  set_loop_copy (loop, target);
 
   first_active = XNEWVEC (basic_block, n);
   if (is_latch)
@@ -973,14 +1143,6 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
       first_active_latch = latch;
     }
 
-  /* Update the information about single exits.  */
-  if (loops->state & LOOPS_HAVE_MARKED_SINGLE_EXITS)
-    update_single_exits_after_duplication (bbs, n, target);
-
-  /* Record exit edge in original loop body.  */
-  if (orig && TEST_BIT (wont_exit, 0))
-    to_remove[(*n_to_remove)++] = orig;
-
   spec_edges[SE_ORIG] = orig;
   spec_edges[SE_LATCH] = latch_edge;
 
@@ -988,22 +1150,13 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
   for (j = 0; j < ndupl; j++)
     {
       /* Copy loops.  */
-      copy_loops_to (loops, orig_loops, n_orig_loops, target);
+      copy_loops_to (orig_loops, n_orig_loops, target);
 
       /* Copy bbs.  */
       copy_bbs (bbs, n, new_bbs, spec_edges, 2, new_spec_edges, loop,
                place_after);
       place_after = new_spec_edges[SE_LATCH]->src;
 
-      if (loops->state & LOOPS_HAVE_MARKED_SINGLE_EXITS)
-       {
-         for (i = 0; i < n; i++)
-           bbs[i]->flags |= BB_DUPLICATED;
-         update_single_exit_for_duplicated_loops (orig_loops, n_orig_loops);
-         for (i = 0; i < n; i++)
-           bbs[i]->flags &= ~BB_DUPLICATED;
-       }
-
       if (flags & DLTHE_RECORD_COPY_NUMBER)
        for (i = 0; i < n; i++)
          {
@@ -1054,7 +1207,21 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
 
       /* Record exit edge in this copy.  */
       if (orig && TEST_BIT (wont_exit, j + 1))
-       to_remove[(*n_to_remove)++] = new_spec_edges[SE_ORIG];
+       {
+         if (to_remove)
+           VEC_safe_push (edge, heap, *to_remove, new_spec_edges[SE_ORIG]);
+         set_zero_probability (new_spec_edges[SE_ORIG]);
+
+         /* Scale the frequencies of the blocks dominated by the exit.  */
+         if (bbs_to_scale)
+           {
+             EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (bbs_to_scale, 0, i, bi)
+               {
+                 scale_bbs_frequencies_int (new_bbs + i, 1, scale_after_exit,
+                                            REG_BR_PROB_BASE);
+               }
+           }
+       }
 
       /* Record the first copy in the control flow order if it is not
         the original loop (i.e. in case of peeling).  */
@@ -1074,6 +1241,24 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
   free (new_bbs);
   free (orig_loops);
 
+  /* Record the exit edge in the original loop body, and update the frequencies.  */
+  if (orig && TEST_BIT (wont_exit, 0))
+    {
+      if (to_remove)
+       VEC_safe_push (edge, heap, *to_remove, orig);
+      set_zero_probability (orig);
+
+      /* Scale the frequencies of the blocks dominated by the exit.  */
+      if (bbs_to_scale)
+       {
+         EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (bbs_to_scale, 0, i, bi)
+           {
+             scale_bbs_frequencies_int (bbs + i, 1, scale_after_exit,
+                                        REG_BR_PROB_BASE);
+           }
+       }
+    }
+
   /* Update the original loop.  */
   if (!is_latch)
     set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src);
@@ -1086,27 +1271,28 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
   /* Update dominators of outer blocks if affected.  */
   for (i = 0; i < n; i++)
     {
-      basic_block dominated, dom_bb, *dom_bbs;
-      int n_dom_bbs,j;
+      basic_block dominated, dom_bb;
+      VEC (basic_block, heap) *dom_bbs;
+      unsigned j;
 
       bb = bbs[i];
       bb->aux = 0;
 
-      n_dom_bbs = get_dominated_by (CDI_DOMINATORS, bb, &dom_bbs);
-      for (j = 0; j < n_dom_bbs; j++)
+      dom_bbs = get_dominated_by (CDI_DOMINATORS, bb);
+      for (j = 0; VEC_iterate (basic_block, dom_bbs, j, dominated); j++)
        {
-         dominated = dom_bbs[j];
          if (flow_bb_inside_loop_p (loop, dominated))
            continue;
          dom_bb = nearest_common_dominator (
                        CDI_DOMINATORS, first_active[i], first_active_latch);
          set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, dominated, dom_bb);
        }
-      free (dom_bbs);
+      VEC_free (basic_block, heap, dom_bbs);
     }
   free (first_active);
 
   free (bbs);
+  BITMAP_FREE (bbs_to_scale);
 
   return true;
 }
@@ -1115,19 +1301,36 @@ duplicate_loop_to_header_edge (struct loop *loop, edge e, struct loops *loops,
    MFB_KJ_EDGE to the entry part.  E is the edge for that we should decide
    whether to redirect it.  */
 
-static edge mfb_kj_edge;
-static bool
+edge mfb_kj_edge;
+bool
 mfb_keep_just (edge e)
 {
   return e != mfb_kj_edge;
 }
 
+/* True when a candidate preheader BLOCK has predecessors from LOOP.  */
+
+static bool
+has_preds_from_loop (basic_block block, struct loop *loop)
+{
+  edge e;
+  edge_iterator ei;
+  
+  FOR_EACH_EDGE (e, ei, block->preds)
+    if (e->src->loop_father == loop)
+      return true;
+  return false;
+}
+
 /* Creates a pre-header for a LOOP.  Returns newly created block.  Unless
    CP_SIMPLE_PREHEADERS is set in FLAGS, we only force LOOP to have single
    entry; otherwise we also force preheader block to have only one successor.
+   When CP_FALLTHRU_PREHEADERS is set in FLAGS, we force the preheader block
+   to be a fallthru predecessor to the loop header and to have only 
+   predecessors from outside of the loop.
    The function also updates dominators.  */
 
-static basic_block
+basic_block
 create_preheader (struct loop *loop, int flags)
 {
   edge e, fallthru;
@@ -1135,7 +1338,7 @@ create_preheader (struct loop *loop, int flags)
   int nentry = 0;
   bool irred = false;
   bool latch_edge_was_fallthru;
-  edge one_succ_pred = 0;
+  edge one_succ_pred = NULL, single_entry = NULL;
   edge_iterator ei;
 
   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
@@ -1144,18 +1347,34 @@ create_preheader (struct loop *loop, int flags)
        continue;
       irred |= (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP) != 0;
       nentry++;
+      single_entry = e;
       if (single_succ_p (e->src))
        one_succ_pred = e;
     }
   gcc_assert (nentry);
   if (nentry == 1)
     {
-      /* Get an edge that is different from the one from loop->latch
-        to loop->header.  */
-      e = EDGE_PRED (loop->header,
-                    EDGE_PRED (loop->header, 0)->src == loop->latch);
-
-      if (!(flags & CP_SIMPLE_PREHEADERS) || single_succ_p (e->src))
+      bool need_forwarder_block = false;
+      
+      /* We do not allow entry block to be the loop preheader, since we
+            cannot emit code there.  */
+      if (single_entry->src == ENTRY_BLOCK_PTR)
+        need_forwarder_block = true;
+      else
+        {
+          /* If we want simple preheaders, also force the preheader to have
+             just a single successor.  */
+          if ((flags & CP_SIMPLE_PREHEADERS)
+              && !single_succ_p (single_entry->src))
+            need_forwarder_block = true;
+          /* If we want fallthru preheaders, also create forwarder block when
+             preheader ends with a jump or has predecessors from loop.  */
+          else if ((flags & CP_FALLTHRU_PREHEADERS)
+                   && (JUMP_P (BB_END (single_entry->src))
+                       || has_preds_from_loop (single_entry->src, loop)))
+            need_forwarder_block = true;
+        }
+      if (! need_forwarder_block)
        return NULL;
     }
 
@@ -1192,33 +1411,41 @@ create_preheader (struct loop *loop, int flags)
   if (dump_file)
     fprintf (dump_file, "Created preheader block for loop %i\n",
             loop->num);
+  
+  if (flags & CP_FALLTHRU_PREHEADERS)
+    gcc_assert ((single_succ_edge (dummy)->flags & EDGE_FALLTHRU)
+                && !JUMP_P (BB_END (dummy)));
 
   return dummy;
 }
 
-/* Create preheaders for each loop from loop tree stored in LOOPS; for meaning
-   of FLAGS see create_preheader.  */
+/* Create preheaders for each loop; for meaning of FLAGS see create_preheader.  */
+
 void
-create_preheaders (struct loops *loops, int flags)
+create_preheaders (int flags)
 {
-  unsigned i;
-  for (i = 1; i < loops->num; i++)
-    create_preheader (loops->parray[i], flags);
-  loops->state |= LOOPS_HAVE_PREHEADERS;
+  loop_iterator li;
+  struct loop *loop;
+
+  if (!current_loops)
+    return;
+
+  FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
+    create_preheader (loop, flags);
+  loops_state_set (LOOPS_HAVE_PREHEADERS);
 }
 
-/* Forces all loop latches of loops from loop tree LOOPS to have only single
-   successor.  */
+/* Forces all loop latches to have only single successor.  */
+
 void
-force_single_succ_latches (struct loops *loops)
+force_single_succ_latches (void)
 {
-  unsigned i;
+  loop_iterator li;
   struct loop *loop;
   edge e;
 
-  for (i = 1; i < loops->num; i++)
+  FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
     {
-      loop = loops->parray[i];
       if (loop->latch != loop->header && single_succ_p (loop->latch))
        continue;
 
@@ -1226,7 +1453,7 @@ force_single_succ_latches (struct loops *loops)
 
       split_edge (e);
     }
-  loops->state |= LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES;
+  loops_state_set (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES);
 }
 
 /* This function is called from loop_version.  It splits the entry edge
@@ -1242,13 +1469,12 @@ force_single_succ_latches (struct loops *loops)
     --- edge e ---> [cond expr] ---> [first_head]
                        |
                        +---------> [second_head]
-*/
+
+  THEN_PROB is the probability of then branch of the condition.  */
 
 static basic_block
-lv_adjust_loop_entry_edge (basic_block first_head,
-                          basic_block second_head,
-                          edge e,
-                          void *cond_expr)
+lv_adjust_loop_entry_edge (basic_block first_head, basic_block second_head,
+                          edge e, void *cond_expr, unsigned then_prob)
 {
   basic_block new_head = NULL;
   edge e1;
@@ -1259,13 +1485,18 @@ lv_adjust_loop_entry_edge (basic_block first_head,
      insert conditional expr.  */
   new_head = split_edge (e);
 
-
   lv_add_condition_to_bb (first_head, second_head, new_head,
                          cond_expr);
 
   /* Don't set EDGE_TRUE_VALUE in RTL mode, as it's invalid there.  */
+  e = single_succ_edge (new_head);
   e1 = make_edge (new_head, first_head,
                  current_ir_type () == IR_GIMPLE ? EDGE_TRUE_VALUE : 0);
+  e1->probability = then_prob;
+  e->probability = REG_BR_PROB_BASE - then_prob;
+  e1->count = RDIV (e->count * e1->probability, REG_BR_PROB_BASE);
+  e->count = RDIV (e->count * e->probability, REG_BR_PROB_BASE);
+
   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, first_head, new_head);
   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, second_head, new_head);
 
@@ -1284,24 +1515,26 @@ lv_adjust_loop_entry_edge (basic_block first_head,
    may be a run time test for things that were not resolved by static
    analysis (overlapping ranges (anti-aliasing), alignment, etc.).
 
+   THEN_PROB is the probability of the then edge of the if.  THEN_SCALE
+   is the ratio by that the frequencies in the original loop should
+   be scaled.  ELSE_SCALE is the ratio by that the frequencies in the
+   new loop should be scaled.
+   
    If PLACE_AFTER is true, we place the new loop after LOOP in the
    instruction stream, otherwise it is placed before LOOP.  */
 
 struct loop *
-loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
+loop_version (struct loop *loop,
              void *cond_expr, basic_block *condition_bb,
+             unsigned then_prob, unsigned then_scale, unsigned else_scale,
              bool place_after)
 {
   basic_block first_head, second_head;
-  edge entry, latch_edge, exit, true_edge, false_edge;
+  edge entry, latch_edge, true_edge, false_edge;
   int irred_flag;
   struct loop *nloop;
   basic_block cond_bb;
 
-  /* CHECKME: Loop versioning does not handle nested loop at this point.  */
-  if (loop->inner)
-    return NULL;
-
   /* Record entry and latch edges for the loop */
   entry = loop_preheader_edge (loop);
   irred_flag = entry->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
@@ -1311,8 +1544,8 @@ loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
   first_head = entry->dest;
 
   /* Duplicate loop.  */
-  if (!cfg_hook_duplicate_loop_to_header_edge (loop, entry, loops, 1,
-                                              NULL, NULL, NULL, NULL, 0))
+  if (!cfg_hook_duplicate_loop_to_header_edge (loop, entry, 1,
+                                              NULL, NULL, NULL, 0))
     return NULL;
 
   /* After duplication entry edge now points to new loop head block.
@@ -1321,7 +1554,7 @@ loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
 
   /* Split loop entry edge and insert new block with cond expr.  */
   cond_bb =  lv_adjust_loop_entry_edge (first_head, second_head,
-                                       entry, cond_expr);
+                                       entry, cond_expr, then_prob);
   if (condition_bb)
     *condition_bb = cond_bb;
 
@@ -1334,15 +1567,11 @@ loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
   latch_edge = single_succ_edge (get_bb_copy (loop->latch));
 
   extract_cond_bb_edges (cond_bb, &true_edge, &false_edge);
-  nloop = loopify (loops,
-                  latch_edge,
+  nloop = loopify (latch_edge,
                   single_pred_edge (get_bb_copy (loop->header)),
                   cond_bb, true_edge, false_edge,
-                  false /* Do not redirect all edges.  */);
-
-  exit = loop->single_exit;
-  if (exit)
-    nloop->single_exit = find_edge (get_bb_copy (exit->src), exit->dest);
+                  false /* Do not redirect all edges.  */,
+                  then_scale, else_scale);
 
   /* loopify redirected latch_edge. Update its PENDING_STMTS.  */
   lv_flush_pending_stmts (latch_edge);
@@ -1374,8 +1603,8 @@ loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
       free (bbs);
     }
 
-  /* At this point condition_bb is loop predheader with two successors,
-     first_head and second_head.   Make sure that loop predheader has only
+  /* At this point condition_bb is loop preheader with two successors,
+     first_head and second_head.   Make sure that loop preheader has only
      one successor.  */
   split_edge (loop_preheader_edge (loop));
   split_edge (loop_preheader_edge (nloop));
@@ -1383,40 +1612,48 @@ loop_version (struct loops *loops, struct loop * loop,
   return nloop;
 }
 
-/* The structure of LOOPS might have changed.  Some loops might get removed
+/* The structure of loops might have changed.  Some loops might get removed
    (and their headers and latches were set to NULL), loop exists might get
    removed (thus the loop nesting may be wrong), and some blocks and edges
    were changed (so the information about bb --> loop mapping does not have
    to be correct).  But still for the remaining loops the header dominates
-   the latch, and loops did not get new subloobs (new loops might possibly
+   the latch, and loops did not get new subloops (new loops might possibly
    get created, but we are not interested in them).  Fix up the mess.
 
    If CHANGED_BBS is not NULL, basic blocks whose loop has changed are
    marked in it.  */
 
 void
-fix_loop_structure (struct loops *loops, bitmap changed_bbs)
+fix_loop_structure (bitmap changed_bbs)
 {
   basic_block bb;
   struct loop *loop, *ploop;
-  unsigned i;
+  loop_iterator li;
+  bool record_exits = false;
+  struct loop **superloop = XNEWVEC (struct loop *, number_of_loops ());
 
-  /* Remove the old bb -> loop mapping.  */
+  /* Remove the old bb -> loop mapping.  Remember the depth of the blocks in
+     the loop hierarchy, so that we can recognize blocks whose loop nesting
+     relationship has changed.  */
   FOR_EACH_BB (bb)
     {
-      bb->aux = (void *) (size_t) bb->loop_father->depth;
-      bb->loop_father = loops->tree_root;
+      if (changed_bbs)
+       bb->aux = (void *) (size_t) loop_depth (bb->loop_father);
+      bb->loop_father = current_loops->tree_root;
     }
 
-  /* Remove the dead loops from structures.  */
-  loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks;
-  for (i = 1; i < loops->num; i++)
+  if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
     {
-      loop = loops->parray[i];
-      if (!loop)
-       continue;
+      release_recorded_exits ();
+      record_exits = true;
+    }
 
-      loop->num_nodes = 0;
+  /* Remove the dead loops from structures.  We start from the innermost
+     loops, so that when we remove the loops, we know that the loops inside
+     are preserved, and do not waste time relinking loops that will be
+     removed later.  */
+  FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
+    {
       if (loop->header)
        continue;
 
@@ -1424,62 +1661,62 @@ fix_loop_structure (struct loops *loops, bitmap changed_bbs)
        {
          ploop = loop->inner;
          flow_loop_tree_node_remove (ploop);
-         flow_loop_tree_node_add (loop->outer, ploop);
+         flow_loop_tree_node_add (loop_outer (loop), ploop);
        }
 
       /* Remove the loop and free its data.  */
-      flow_loop_tree_node_remove (loop);
-      loops->parray[loop->num] = NULL;
-      flow_loop_free (loop);
+      delete_loop (loop);
     }
 
-  /* Rescan the bodies of loops, starting from the outermost.  */
-  loop = loops->tree_root;
-  while (1)
+  /* Rescan the bodies of loops, starting from the outermost ones.  We assume
+     that no optimization interchanges the order of the loops, i.e., it cannot
+     happen that L1 was superloop of L2 before and it is subloop of L2 now
+     (without explicitly updating loop information).  At the same time, we also
+     determine the new loop structure.  */
+  current_loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks;
+  FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
     {
-      if (loop->inner)
-       loop = loop->inner;
-      else
-       {
-         while (!loop->next
-                && loop != loops->tree_root)
-           loop = loop->outer;
-         if (loop == loops->tree_root)
-           break;
-
-         loop = loop->next;
-       }
-
+      superloop[loop->num] = loop->header->loop_father;
       loop->num_nodes = flow_loop_nodes_find (loop->header, loop);
     }
 
   /* Now fix the loop nesting.  */
-  for (i = 1; i < loops->num; i++)
+  FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
     {
-      loop = loops->parray[i];
-      if (!loop)
-       continue;
-
-      bb = loop_preheader_edge (loop)->src;
-      if (bb->loop_father != loop->outer)
+      ploop = superloop[loop->num];
+      if (ploop != loop_outer (loop))
        {
          flow_loop_tree_node_remove (loop);
-         flow_loop_tree_node_add (bb->loop_father, loop);
+         flow_loop_tree_node_add (ploop, loop);
        }
     }
+  free (superloop);
 
   /* Mark the blocks whose loop has changed.  */
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  if (changed_bbs)
     {
-      if (changed_bbs
-         && (void *) (size_t) bb->loop_father->depth != bb->aux)
-       bitmap_set_bit (changed_bbs, bb->index);
+      FOR_EACH_BB (bb)
+       {
+         if ((void *) (size_t) loop_depth (bb->loop_father) != bb->aux)
+           bitmap_set_bit (changed_bbs, bb->index);
 
-      bb->aux = NULL;
+         bb->aux = NULL;
+       }
     }
 
-  if (loops->state & LOOPS_HAVE_MARKED_SINGLE_EXITS)
-    mark_single_exit_loops (loops);
-  if (loops->state & LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS)
-    mark_irreducible_loops (loops);
+  if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS))
+    create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
+
+  if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
+    force_single_succ_latches ();
+
+  if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
+    mark_irreducible_loops ();
+
+  if (record_exits)
+    record_loop_exits ();
+
+#ifdef ENABLE_CHECKING
+  verify_loop_structure ();
+#endif
 }