OSDN Git Service

Daily bump.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
index 96140f0..a00541f 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
-   Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010
+   Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
    Free Software Foundation, Inc.
 
 This file is part of GCC.
@@ -138,6 +138,41 @@ struct occurrence {
   bool bb_has_division;
 };
 
+static struct
+{
+  /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
+  int rdivs_inserted;
+
+  /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
+  int rfuncs_inserted;
+} reciprocal_stats;
+
+static struct
+{
+  /* Number of cexpi calls inserted.  */
+  int inserted;
+} sincos_stats;
+
+static struct
+{
+  /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
+  int found_32bit;
+
+  /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
+  int found_64bit;
+} bswap_stats;
+
+static struct
+{
+  /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
+  int widen_mults_inserted;
+
+  /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
+  int maccs_inserted;
+
+  /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
+  int fmas_inserted;
+} widen_mul_stats;
 
 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
    interesting block in the dominator tree.  */
@@ -339,6 +374,8 @@ insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
         }
 
+      reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
+
       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
     }
 
@@ -361,9 +398,10 @@ replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
     {
+      gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
-      fold_stmt_inplace (use_stmt);
+      fold_stmt_inplace (&gsi);
       update_stmt (use_stmt);
     }
 }
@@ -466,6 +504,7 @@ execute_cse_reciprocals (void)
                                sizeof (struct occurrence),
                                n_basic_blocks / 3 + 1);
 
+  memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
 
@@ -568,11 +607,13 @@ execute_cse_reciprocals (void)
                  gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
                  gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
                  update_stmt (stmt1);
+                 reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
 
                  FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
                    {
+                     gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
                      gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
-                     fold_stmt_inplace (stmt);
+                     fold_stmt_inplace (&gsi);
                      update_stmt (stmt);
                    }
                }
@@ -580,6 +621,11 @@ execute_cse_reciprocals (void)
        }
     }
 
+  statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
+                           reciprocal_stats.rdivs_inserted);
+  statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
+                           reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
+
   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
   free_alloc_pool (occ_pool);
@@ -601,7 +647,7 @@ struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
   0,                                   /* properties_provided */
   0,                                   /* properties_destroyed */
   0,                                   /* todo_flags_start */
-  TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
+  TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
  }
 };
@@ -711,6 +757,7 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
     }
   update_stmt (stmt);
+  sincos_stats.inserted++;
 
   /* And adjust the recorded old call sites.  */
   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
@@ -750,8 +797,583 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
   return cfg_changed;
 }
 
+/* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
+   constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
+   combines the "window method" with look-up tables.  For an
+   introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
+   see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
+   "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
+   3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
+   Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
+
+/* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
+   multiplications to inline before calling the system library's pow
+   function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
+   so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
+
+#ifndef POWI_MAX_MULTS
+#define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
+#endif
+
+/* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
+   exponents less than this value are simply looked up in the
+   powi_table below.  This threshold is also used to size the
+   cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
+#define POWI_TABLE_SIZE 256
+
+/* The size, in bits of the window, used in the "window method"
+   exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
+   (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
+#define POWI_WINDOW_SIZE 3
+
+/* The following table is an efficient representation of an
+   "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
+   value, j, in the table states than an optimal evaluation
+   sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
+   pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
+   100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
+
+static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
+  {
+      0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
+      4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
+      8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
+     12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
+     16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
+     20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
+     24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
+     28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
+     32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
+     36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
+     40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
+     44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
+     48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
+     52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
+     56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
+     60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
+     64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
+     68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
+     72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
+     76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
+     80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
+     84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
+     88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
+     92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
+     96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
+    100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
+    104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
+    108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
+    112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
+    116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
+    120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
+    124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
+  };
+
+
+/* Return the number of multiplications required to calculate
+   powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
+   subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
+   which exponents have already been calculated.  */
+
+static int
+powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
+{
+  /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
+     doesn't require any additional multiplications.  */
+  if (cache[n])
+    return 0;
+
+  cache[n] = true;
+  return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
+        + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
+}
+
+/* Return the number of multiplications required to calculate
+   powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
+   function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
+
+static int
+powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
+{
+  bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
+  unsigned HOST_WIDE_INT digit;
+  unsigned HOST_WIDE_INT val;
+  int result;
+
+  if (n == 0)
+    return 0;
+
+  /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
+  val = (n < 0) ? -n : n;
+
+  /* Initialize the exponent cache.  */
+  memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
+  cache[1] = true;
+
+  result = 0;
+
+  while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
+    {
+      if (val & 1)
+       {
+         digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
+         result += powi_lookup_cost (digit, cache)
+                   + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
+         val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
+       }
+      else
+       {
+         val >>= 1;
+         result++;
+       }
+    }
+
+  return result + powi_lookup_cost (val, cache);
+}
+
+/* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
+   array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
+   returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
+
+static tree
+powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
+                HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
+{
+  tree op0, op1, ssa_target;
+  unsigned HOST_WIDE_INT digit;
+  gimple mult_stmt;
+
+  if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
+    return cache[n];
+
+  ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
+
+  if (n < POWI_TABLE_SIZE)
+    {
+      cache[n] = ssa_target;
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
+      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
+    }
+  else if (n & 1)
+    {
+      digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
+      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
+    }
+  else
+    {
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
+      op1 = op0;
+    }
+
+  mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
+  gimple_set_location (mult_stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
+
+  return ssa_target;
+}
+
+/* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
+   This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
+
+static tree
+powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+              tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
+{
+  tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
+  gimple div_stmt;
+
+  if (n == 0)
+    return build_real (type, dconst1);
+
+  memset (cache, 0,  sizeof (cache));
+  cache[1] = arg0;
+
+  target = create_tmp_reg (type, "powmult");
+  add_referenced_var (target);
+
+  result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
+
+  if (n >= 0)
+    return result;
+
+  /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
+  target = make_ssa_name (target, NULL);
+  div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
+                                          build_real (type, dconst1),
+                                          result);
+  gimple_set_location (div_stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
+
+  return target;
+}
+
+/* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
+   location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
+   equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
+   number of multiplications, and return an expession holding the
+   result.  */
+
+static tree
+gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
+                           tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
+{
+  /* Avoid largest negative number.  */
+  if (n != -n
+      && ((n >= -1 && n <= 2)
+         || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
+             && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
+    return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
+
+  return NULL_TREE;
+}
+
+/* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
+   Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
+   variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
+   statement prior to GSI's current position, and return the fresh
+   SSA name.  */
+
+static tree
+build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                      tree *var, tree fn, tree arg)
+{
+  gimple call_stmt;
+  tree ssa_target;
+
+  if (!*var)
+    {
+      *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
+      add_referenced_var (*var);
+    }
+
+  call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
+  ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
+  gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
+  gimple_set_location (call_stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
+
+  return ssa_target;
+}
+
+/* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
+   ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
+   TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
+   return the fresh SSA name.*/
+
+static tree
+build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                       tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
+{
+  tree result = make_ssa_name (target, NULL);
+  gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
+  gimple_set_location (stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+  return result;
+}
+
+/* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
+   ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
+   Insert the statement prior to GSI's current position, and return
+   the fresh SSA name.  */
+
+static inline tree
+build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
+                     tree target, enum tree_code code, tree arg0)
+{
+  tree result = make_ssa_name (target, NULL);
+  gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
+  gimple_set_location (stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+  return result;
+}
+
+/* Build a gimple assignment to cast VAL to TARGET.  Insert the statement
+   prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
+
+static tree
+build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                      tree target, tree val)
+{
+  return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, CONVERT_EXPR, val, NULL);
+}
+
+/* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
+   with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
+   less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
+   expession holding the result.  */
+
+static tree
+gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
+                          tree arg0, tree arg1)
+{
+  REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
+  REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
+  HOST_WIDE_INT n;
+  tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
+  tree target = NULL_TREE;
+  enum machine_mode mode;
+  bool hw_sqrt_exists;
+
+  /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
+     to be done.  */
+  if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
+    return NULL_TREE;
+
+  /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
+     multiplication sequence when profitable.  */
+  c = TREE_REAL_CST (arg1);
+  n = real_to_integer (&c);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
+
+  if (real_identical (&c, &cint)
+      && ((n >= -1 && n <= 2)
+         || (flag_unsafe_math_optimizations
+             && optimize_insn_for_speed_p ()
+             && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
+    return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
+
+  /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
+  type = TREE_TYPE (arg0);
+  mode = TYPE_MODE (type);
+  sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
+
+  /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
+     unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
+     sqrt(-0) = -0.  */
+  if (sqrtfn
+      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
+      && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
+    return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
+
+  /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
+     a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
+     so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
+     if we don't have a hardware sqrt insn.  */
+  dconst1_4 = dconst1;
+  SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
+  hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && sqrtfn
+      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
+      && hw_sqrt_exists)
+    {
+      /* sqrt(x)  */
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
+
+      /* sqrt(sqrt(x))  */
+      return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
+    }
+      
+  /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
+     optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
+     a hardware sqrt insn.  */
+  real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
+  SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && sqrtfn
+      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
+      && hw_sqrt_exists)
+    {
+      /* sqrt(x)  */
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
+
+      /* sqrt(sqrt(x))  */
+      sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
+
+      /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
+      return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                    sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
+    }
+
+  /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
+     optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
+     is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
+     a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
+     of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
+     of cbrt(x) is a negative real value.  */
+  cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
+  dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && cbrtfn
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
+      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
+    return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
+  
+  /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
+     if we don't have a hardware sqrt insn.  */
+  dconst1_6 = dconst1_3;
+  SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && sqrtfn
+      && cbrtfn
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
+      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+      && hw_sqrt_exists
+      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
+    {
+      /* sqrt(x)  */
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
+
+      /* cbrt(sqrt(x))  */
+      return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
+    }
+
+  /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
+
+       sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
+       1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
+
+     Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
+  real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
+  n = real_to_integer (&c2);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && sqrtfn
+      && real_identical (&c2, &cint))
+    {
+      tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
+
+      /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
+         possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
+         n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
+      if (absu_hwi (n) != 1)
+       {
+         powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
+                                                    abs_hwi (n / 2));
+         if (!powi_x_ndiv2)
+           return NULL_TREE;
+       }
+
+      /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
+        result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
+
+      if (absu_hwi (n) == 1)
+       result = sqrt_arg0;
+      else
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                        sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
+
+      /* If n is negative, reciprocate the result.  */
+      if (n < 0)
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
+                                        build_real (type, dconst1), result);
+      return result;
+    }
+
+  /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
+
+     powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
+     1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
+
+     Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
+     different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
+     negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
+     math and positive x or finite math.  */
+  real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
+  real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
+  real_round (&c2, mode, &c2);
+  n = real_to_integer (&c2);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
+  real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
+  real_convert (&c2, mode, &c2);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && cbrtfn
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
+      && real_identical (&c2, &c)
+      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+      && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
+    {
+      tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
+
+      /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
+         possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
+         abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
+      if (absu_hwi (n) >= 3)
+       {
+         powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
+                                                    abs_hwi (n / 3));
+         if (!powi_x_ndiv3)
+           return NULL_TREE;
+       }
+
+      /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
+         as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
+         either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
+      cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
+
+      if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
+       powi_cbrt_x = cbrt_x;
+      else
+       powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                             cbrt_x, cbrt_x);
+
+      /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
+      if (absu_hwi (n) < 3)
+       result = powi_cbrt_x;
+      else
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                        powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
+
+      /* If n is negative, reciprocate the result.  */
+      if (n < 0)
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
+                                        build_real (type, dconst1), result);
+
+      return result;
+    }
+
+  /* No optimizations succeeded.  */
+  return NULL_TREE;
+}
+
+/* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
+   LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
+   sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
+   of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
+
+static tree
+gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
+{
+  tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
+  tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
+  tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
+  enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
+
+  if (!flag_unsafe_math_optimizations
+      || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
+      || !sqrtfn
+      || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
+    return NULL_TREE;
+
+  target = create_tmp_reg (type, "cabs");
+  add_referenced_var (target);
+
+  real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
+                                   REALPART_EXPR, arg);
+  addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                   real_part, real_part);
+  imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
+                                   IMAGPART_EXPR, arg);
+  addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
+                                   imag_part, imag_part);
+  sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
+  result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
+
+  return result;
+}
+
 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
-   on the SSA_NAME argument of each of them.  */
+   on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
+   an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
 
 static unsigned int
 execute_cse_sincos (void)
@@ -760,6 +1382,7 @@ execute_cse_sincos (void)
   bool cfg_changed = false;
 
   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
+  memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
 
   FOR_EACH_BB (bb)
     {
@@ -775,24 +1398,85 @@ execute_cse_sincos (void)
              && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
              && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
            {
-             tree arg;
+             tree arg, arg0, arg1, result;
+             HOST_WIDE_INT n;
+             location_t loc;
 
              switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
                {
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
+                 /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
+                 if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
+                   break;
+
                  arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
                  if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
                    cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
                  break;
 
+               CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
+                 arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
+                 arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
+
+                 loc = gimple_location (stmt);
+                 result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
+
+                 if (result)
+                   {
+                     tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
+                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gimple_set_location (new_stmt, loc);
+                     unlink_stmt_vdef (stmt);
+                     gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                   }
+                 break;
+
+               CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
+                 arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
+                 arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
+                 if (!host_integerp (arg1, 0))
+                   break;
+
+                 n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
+                 loc = gimple_location (stmt);
+                 result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
+
+                 if (result)
+                   {
+                     tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
+                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gimple_set_location (new_stmt, loc);
+                     unlink_stmt_vdef (stmt);
+                     gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                   }
+                 break;
+
+               CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
+                 arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
+                 loc = gimple_location (stmt);
+                 result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
+
+                 if (result)
+                   {
+                     tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
+                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gimple_set_location (new_stmt, loc);
+                     unlink_stmt_vdef (stmt);
+                     gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                   }
+                 break;
+
                default:;
                }
            }
        }
     }
 
+  statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
+                           sincos_stats.inserted);
+
   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
 }
@@ -800,10 +1484,9 @@ execute_cse_sincos (void)
 static bool
 gate_cse_sincos (void)
 {
-  /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
-  return (TARGET_HAS_SINCOS
-         || TARGET_C99_FUNCTIONS)
-        && optimize;
+  /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
+     piggybacks on this pass.  */
+  return optimize;
 }
 
 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
@@ -821,7 +1504,7 @@ struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
   0,                                   /* properties_provided */
   0,                                   /* properties_destroyed */
   0,                                   /* todo_flags_start */
-  TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
+  TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
  }
 };
@@ -873,6 +1556,9 @@ do_shift_rotate (enum tree_code code,
     default:
       return false;
     }
+  /* Zero unused bits for size.  */
+  if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
+    n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
   return true;
 }
 
@@ -1070,15 +1756,16 @@ find_bswap (gimple stmt)
 
   struct symbolic_number n;
   tree source_expr;
+  int limit;
 
   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
-     increase that number by one here in order to also cover signed ->
-     unsigned conversions of the src operand as can be seen in
-     libgcc.  */
-  source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n,
-                              TREE_INT_CST_LOW (
-                                TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt))) + 1);
+     increase that number by three  here in order to also
+     cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
+     in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
+  limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
+  limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
+  source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
 
   if (!source_expr)
     return NULL_TREE;
@@ -1118,9 +1805,9 @@ execute_optimize_bswap (void)
   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
     return 0;
 
-  bswap32_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32]
+  bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
               && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
-  bswap64_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64]
+  bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
               && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
                   || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
 
@@ -1131,21 +1818,27 @@ execute_optimize_bswap (void)
      assumes that the return and argument type are the same.  */
   if (bswap32_p)
     {
-      tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
+      tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
     }
 
   if (bswap64_p)
     {
-      tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
+      tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
     }
 
+  memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
+
   FOR_EACH_BB (bb)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
 
-      for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
+      /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
+        widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
+        previously inserted smaller bswap replacements as sub-
+        patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
+      for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
         {
          gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
          tree bswap_src, bswap_type;
@@ -1165,14 +1858,14 @@ execute_optimize_bswap (void)
            case 32:
              if (bswap32_p)
                {
-                 fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
+                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
                  bswap_type = bswap32_type;
                }
              break;
            case 64:
              if (bswap64_p)
                {
-                 fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
+                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
                  bswap_type = bswap64_type;
                }
              break;
@@ -1189,6 +1882,10 @@ execute_optimize_bswap (void)
            continue;
 
          changed = true;
+         if (type_size == 32)
+           bswap_stats.found_32bit++;
+         else
+           bswap_stats.found_64bit++;
 
          bswap_tmp = bswap_src;
 
@@ -1237,7 +1934,12 @@ execute_optimize_bswap (void)
        }
     }
 
-  return (changed ? TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
+  statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
+                           bswap_stats.found_32bit);
+  statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
+                           bswap_stats.found_64bit);
+
+  return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
          | TODO_verify_stmts : 0);
 }
 
@@ -1266,39 +1968,53 @@ struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
  }
 };
 
-/* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication.
+/* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
+   assuming a target type of TYPE.
    There are two cases:
 
-     - RHS makes some value twice as wide.  Store that value in *NEW_RHS_OUT
-       if so, and store its type in *TYPE_OUT.
+     - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
+       in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
 
      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
 
 static bool
-is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
+is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
+                       tree *new_rhs_out)
 {
   gimple stmt;
-  tree type, type1, rhs1;
+  tree type1, rhs1;
   enum tree_code rhs_code;
 
   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
     {
-      type = TREE_TYPE (rhs);
       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
-      if (!is_gimple_assign (stmt))
-       return false;
+      if (is_gimple_assign (stmt))
+       {
+         rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
+         if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
+             ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
+             : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
+           rhs1 = rhs;
+         else
+           {
+             rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
 
-      rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
-      if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
-         ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
-         : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
-       return false;
+             if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
+               {
+                 *new_rhs_out = rhs1;
+                 *type_out = NULL;
+                 return true;
+               }
+           }
+       }
+      else
+       rhs1 = rhs;
 
-      rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
+
       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
-         || TYPE_PRECISION (type1) * 2 != TYPE_PRECISION (type))
+         || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
        return false;
 
       *new_rhs_out = rhs1;
@@ -1316,28 +2032,29 @@ is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
   return false;
 }
 
-/* Return true if STMT performs a widening multiplication.  If so,
-   store the unwidened types of the operands in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT
-   respectively.  Also fill *RHS1_OUT and *RHS2_OUT such that converting
-   those operands to types *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT would give the
-   operands of the multiplication.  */
+/* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
+   output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
+   in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
+   *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
+   and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
 
 static bool
 is_widening_mult_p (gimple stmt,
                    tree *type1_out, tree *rhs1_out,
                    tree *type2_out, tree *rhs2_out)
 {
-  tree type;
+  tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
 
-  type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
     return false;
 
-  if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out, rhs1_out))
+  if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
+                              rhs1_out))
     return false;
 
-  if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out, rhs2_out))
+  if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
+                              rhs2_out))
     return false;
 
   if (*type1_out == NULL)
@@ -1354,6 +2071,18 @@ is_widening_mult_p (gimple stmt,
       *type2_out = *type1_out;
     }
 
+  /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
+  if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
+    {
+      tree tmp;
+      tmp = *type1_out;
+      *type1_out = *type2_out;
+      *type2_out = tmp;
+      tmp = *rhs1_out;
+      *rhs1_out = *rhs2_out;
+      *rhs2_out = tmp;
+    }
+
   return true;
 }
 
@@ -1362,10 +2091,15 @@ is_widening_mult_p (gimple stmt,
    value is true iff we converted the statement.  */
 
 static bool
-convert_mult_to_widen (gimple stmt)
+convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
 {
-  tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
+  tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2, tmp = NULL;
   enum insn_code handler;
+  enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  optab op;
+  int actual_precision;
+  location_t loc = gimple_location (stmt);
+  bool from_unsigned1, from_unsigned2;
 
   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
   type = TREE_TYPE (lhs);
@@ -1375,20 +2109,85 @@ convert_mult_to_widen (gimple stmt)
   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
     return false;
 
-  if (TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2))
-    handler = optab_handler (umul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
-  else if (!TYPE_UNSIGNED (type1) && !TYPE_UNSIGNED (type2))
-    handler = optab_handler (smul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
+  to_mode = TYPE_MODE (type);
+  from_mode = TYPE_MODE (type1);
+  from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
+  from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
+
+  if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
+    op = umul_widen_optab;
+  else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
+    op = smul_widen_optab;
   else
-    handler = optab_handler (usmul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
+    op = usmul_widen_optab;
+
+  handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
+                                                 0, &actual_mode);
 
   if (handler == CODE_FOR_nothing)
-    return false;
+    {
+      if (op != smul_widen_optab)
+       {
+         /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
+            there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
+            types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
+         if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
+              && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
+             || (TYPE_UNSIGNED (type2)
+                 && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
+           {
+             from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
+             if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
+               return false;
+           }
+
+         op = smul_widen_optab;
+         handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
+                                                         from_mode, 0,
+                                                         &actual_mode);
+
+         if (handler == CODE_FOR_nothing)
+           return false;
+
+         from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
+       }
+      else
+       return false;
+    }
+
+  /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
+     for the opcode.  This will be the full mode size.  */
+  actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
+      || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
+    {
+      tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
+                               (actual_precision, from_unsigned1),
+                           NULL);
+      rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs1);
+    }
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
+      || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
+    {
+      /* Reuse the same type info, if possible.  */
+      if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
+       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
+                               (actual_precision, from_unsigned2),
+                             NULL);
+      rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs2);
+    }
+
+  /* Handle constants.  */
+  if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
+    rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
+  if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
+    rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
 
-  gimple_assign_set_rhs1 (stmt, fold_convert (type1, rhs1));
-  gimple_assign_set_rhs2 (stmt, fold_convert (type2, rhs2));
+  gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
+  gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
   update_stmt (stmt);
+  widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
   return true;
 }
 
@@ -1403,11 +2202,17 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
                            enum tree_code code)
 {
   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
-  tree type, type1, type2;
+  gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
+  tree type, type1, type2, optype, tmp = NULL;
   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
   optab this_optab;
   enum tree_code wmult_code;
+  enum insn_code handler;
+  enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  location_t loc = gimple_location (stmt);
+  int actual_precision;
+  bool from_unsigned1, from_unsigned2;
 
   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
   type = TREE_TYPE (lhs);
@@ -1429,8 +2234,6 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
        rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
     }
-  else
-    return false;
 
   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
     {
@@ -1438,72 +2241,180 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
        rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
     }
-  else
-    return false;
 
-  if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == MULT_EXPR)
+  /* Allow for one conversion statement between the multiply
+     and addition/subtraction statement.  If there are more than
+     one conversions then we assume they would invalidate this
+     transformation.  If that's not the case then they should have
+     been folded before now.  */
+  if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
+    {
+      conv1_stmt = rhs1_stmt;
+      rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
+      if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
+       {
+         rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
+         if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
+           rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
+       }
+      else
+       return false;
+    }
+  if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
+    {
+      conv2_stmt = rhs2_stmt;
+      rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
+      if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
+       {
+         rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
+         if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
+           rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
+       }
+      else
+       return false;
+    }
+
+  /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
+     is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
+
+     It might also appear that it would be sufficient to use the existing
+     operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
+     multiply-and-accumulate instructions.  */
+  if (code == PLUS_EXPR
+      && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
     {
       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
                               &type2, &mult_rhs2))
        return false;
       add_rhs = rhs2;
+      conv_stmt = conv1_stmt;
     }
-  else if (rhs2_code == MULT_EXPR)
+  else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
     {
       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
                               &type2, &mult_rhs2))
        return false;
       add_rhs = rhs1;
+      conv_stmt = conv2_stmt;
     }
-  else if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR)
+  else
+    return false;
+
+  to_mode = TYPE_MODE (type);
+  from_mode = TYPE_MODE (type1);
+  from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
+  from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
+  optype = type1;
+
+  /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
+  if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
     {
-      mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
-      mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs1_stmt);
-      type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
-      type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
-      add_rhs = rhs2;
+      if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
+       return false;
+      /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
+        there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
+        types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
+      if ((from_unsigned1
+          && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
+         || (from_unsigned2
+             && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
+       {
+         from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
+         if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
+           return false;
+       }
+
+      from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
+      optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
+                                              false);
     }
-  else if (rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
+
+  /* If there was a conversion between the multiply and addition
+     then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
+     The should be a single mode change which does not change the
+     value.  */
+  if (conv_stmt)
     {
-      mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
-      mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs2_stmt);
-      type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
-      type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
-      add_rhs = rhs1;
-    }
-  else
-    return false;
+      /* We use the original, unmodified data types for this.  */
+      tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
+      tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
+      int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
+      bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
 
-  if (TYPE_UNSIGNED (type1) != TYPE_UNSIGNED (type2))
-    return false;
+      if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
+       {
+         /* Conversion is a truncate.  */
+         if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
+           return false;
+       }
+      else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
+       {
+         /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
+         if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
+             && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
+           return false;
+       }
+      /* else convert is a no-op for our purposes.  */
+    }
 
   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
      this transformation is likely to pessimize code.  */
-  this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, type1, optab_default);
-  if (optab_handler (this_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
+  this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
+  handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
+                                                 from_mode, 0, &actual_mode);
+
+  if (handler == CODE_FOR_nothing)
     return false;
 
-  /* ??? May need some type verification here?  */
+  /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
+     for the opcode.  This will be the full mode size.  */
+  actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
+      || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
+    {
+      tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
+                               (actual_precision, from_unsigned1),
+                           NULL);
+      mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs1);
+    }
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
+      || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
+    {
+      if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
+       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
+                               (actual_precision, from_unsigned2),
+                             NULL);
+      mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs2);
+    }
+
+  if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
+    add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, create_tmp_var (type, NULL),
+                                    add_rhs);
 
-  gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code,
-                                   fold_convert (type1, mult_rhs1),
-                                   fold_convert (type2, mult_rhs2),
+  /* Handle constants.  */
+  if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
+    mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
+  if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
+    mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
+
+  gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
                                    add_rhs);
   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
+  widen_mul_stats.maccs_inserted++;
   return true;
 }
 
-/* Combine the multiplication at MUL_STMT with uses in additions and
-   subtractions to form fused multiply-add operations.  Returns true
-   if successful and MUL_STMT should be removed.  */
+/* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
+   with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
+   operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
 
 static bool
-convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt)
+convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
 {
-  tree mul_result = gimple_assign_lhs (mul_stmt);
+  tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
-  gimple use_stmt, fma_stmt;
+  gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
   use_operand_p use_p;
   imm_use_iterator imm_iter;
 
@@ -1522,6 +2433,12 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt)
   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
     return false;
 
+  /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
+     of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
+     it is DCE job.  */
+  if (has_zero_uses (mul_result))
+    return false;
+
   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
      This means we assume that an FMA operation has the same cost
@@ -1529,16 +2446,13 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt)
   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
     {
       enum tree_code use_code;
+      tree result = mul_result;
+      bool negate_p = false;
 
       use_stmt = USE_STMT (use_p);
 
-      if (!is_gimple_assign (use_stmt))
-       return false;
-      use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
-      /* ???  We need to handle NEGATE_EXPR to eventually form fnms.  */
-      if (use_code != PLUS_EXPR
-         && use_code != MINUS_EXPR)
-       return false;
+      if (is_gimple_debug (use_stmt))
+       continue;
 
       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
         we would want to support sinking the multiplication in
@@ -1552,32 +2466,93 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt)
       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
        return false;
 
-      /* We can't handle a * b + a * b.  */
-      if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
+      if (!is_gimple_assign (use_stmt))
        return false;
 
-      /* If the target doesn't support a * b - c then drop the ball.  */
-      if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == mul_result
-         && use_code == MINUS_EXPR
-         && optab_handler (fms_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
-       return false;
+      use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
+
+      /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
+      if (use_code == NEGATE_EXPR)
+       {
+         ssa_op_iter iter;
+         use_operand_p usep;
+
+         result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
+
+         /* Make sure the negate statement becomes dead with this
+            single transformation.  */
+         if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
+                              &use_p, &neguse_stmt))
+           return false;
+
+         /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
+         FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
+           if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
+             return false;
+
+         /* Re-validate.  */
+         use_stmt = neguse_stmt;
+         if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
+           return false;
+         if (!is_gimple_assign (use_stmt))
+           return false;
+
+         use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
+         negate_p = true;
+       }
 
-      /* If the target doesn't support -a * b + c then drop the ball.  */
-      if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == mul_result
-         && use_code == MINUS_EXPR
-         && optab_handler (fnma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
+      switch (use_code)
+       {
+       case MINUS_EXPR:
+         if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
+           negate_p = !negate_p;
+         break;
+       case PLUS_EXPR:
+         break;
+       default:
+         /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
+         return false;
+       }
+
+      /* We can't handle a * b + a * b.  */
+      if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
        return false;
 
-      /* We don't yet generate -a * b - c below yet.  */
+      /* While it is possible to validate whether or not the exact form
+        that we've recognized is available in the backend, the assumption
+        is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
+        the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
+        a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
+        is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
+        still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
+        independant and could be run in parallel.  */
     }
 
   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
     {
-      tree addop, mulop1;
       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
+      enum tree_code use_code;
+      tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
+      bool negate_p = false;
+
+      if (is_gimple_debug (use_stmt))
+       continue;
+
+      use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
+      if (use_code == NEGATE_EXPR)
+       {
+         result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
+         single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
+         gsi_remove (&gsi, true);
+         release_defs (use_stmt);
+
+         use_stmt = neguse_stmt;
+         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
+         use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
+         negate_p = true;
+       }
 
-      mulop1 = gimple_assign_rhs1 (mul_stmt);
-      if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == mul_result)
+      if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
        {
          addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
          /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
@@ -1593,19 +2568,22 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt)
          addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
          /* a - b * c -> (-b) * c + a */
          if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
-           mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
-                                              build1 (NEGATE_EXPR,
-                                                      type, mulop1),
-                                              true, NULL_TREE, true,
-                                              GSI_SAME_STMT);
+           negate_p = !negate_p;
        }
 
+      if (negate_p)
+       mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
+                                          build1 (NEGATE_EXPR,
+                                                  type, mulop1),
+                                          true, NULL_TREE, true,
+                                          GSI_SAME_STMT);
+
       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
                                                gimple_assign_lhs (use_stmt),
-                                               mulop1,
-                                               gimple_assign_rhs2 (mul_stmt),
+                                               mulop1, op2,
                                                addop);
       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
+      widen_mul_stats.fmas_inserted++;
     }
 
   return true;
@@ -1619,6 +2597,9 @@ static unsigned int
 execute_optimize_widening_mul (void)
 {
   basic_block bb;
+  bool cfg_changed = false;
+
+  memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
 
   FOR_EACH_BB (bb)
     {
@@ -1635,8 +2616,10 @@ execute_optimize_widening_mul (void)
              switch (code)
                {
                case MULT_EXPR:
-                 if (!convert_mult_to_widen (stmt)
-                     && convert_mult_to_fma (stmt))
+                 if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
+                     && convert_mult_to_fma (stmt,
+                                             gimple_assign_rhs1 (stmt),
+                                             gimple_assign_rhs2 (stmt)))
                    {
                      gsi_remove (&gsi, true);
                      release_defs (stmt);
@@ -1652,11 +2635,51 @@ execute_optimize_widening_mul (void)
                default:;
                }
            }
+         else if (is_gimple_call (stmt)
+                  && gimple_call_lhs (stmt))
+           {
+             tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
+             if (fndecl
+                 && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
+               {
+                 switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
+                   {
+                     case BUILT_IN_POWF:
+                     case BUILT_IN_POW:
+                     case BUILT_IN_POWL:
+                       if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
+                           && REAL_VALUES_EQUAL
+                                (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
+                                 dconst2)
+                           && convert_mult_to_fma (stmt,
+                                                   gimple_call_arg (stmt, 0),
+                                                   gimple_call_arg (stmt, 0)))
+                         {
+                           unlink_stmt_vdef (stmt);
+                           gsi_remove (&gsi, true);
+                           release_defs (stmt);
+                           if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
+                             cfg_changed = true;
+                           continue;
+                         }
+                         break;
+
+                     default:;
+                   }
+               }
+           }
          gsi_next (&gsi);
        }
     }
 
-  return 0;
+  statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
+                           widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
+  statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
+                           widen_mul_stats.maccs_inserted);
+  statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
+                           widen_mul_stats.fmas_inserted);
+
+  return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
 }
 
 static bool
@@ -1682,7 +2705,6 @@ struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
   0,                                   /* todo_flags_start */
   TODO_verify_ssa
   | TODO_verify_stmts
-  | TODO_dump_func
   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
  }
 };