Update gcc-50 to SVN version 220677
[dragonfly.git] / contrib / gcc-5.0 / gcc / tree-ssa-loop-ivopts.c
1 /* Induction variable optimizations.
2    Copyright (C) 2003-2015 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 /* This pass tries to find the optimal set of induction variables for the loop.
21    It optimizes just the basic linear induction variables (although adding
22    support for other types should not be too hard).  It includes the
23    optimizations commonly known as strength reduction, induction variable
24    coalescing and induction variable elimination.  It does it in the
25    following steps:
26
27    1) The interesting uses of induction variables are found.  This includes
28
29       -- uses of induction variables in non-linear expressions
30       -- addresses of arrays
31       -- comparisons of induction variables
32
33    2) Candidates for the induction variables are found.  This includes
34
35       -- old induction variables
36       -- the variables defined by expressions derived from the "interesting
37          uses" above
38
39    3) The optimal (w.r. to a cost function) set of variables is chosen.  The
40       cost function assigns a cost to sets of induction variables and consists
41       of three parts:
42
43       -- The use costs.  Each of the interesting uses chooses the best induction
44          variable in the set and adds its cost to the sum.  The cost reflects
45          the time spent on modifying the induction variables value to be usable
46          for the given purpose (adding base and offset for arrays, etc.).
47       -- The variable costs.  Each of the variables has a cost assigned that
48          reflects the costs associated with incrementing the value of the
49          variable.  The original variables are somewhat preferred.
50       -- The set cost.  Depending on the size of the set, extra cost may be
51          added to reflect register pressure.
52
53       All the costs are defined in a machine-specific way, using the target
54       hooks and machine descriptions to determine them.
55
56    4) The trees are transformed to use the new variables, the dead code is
57       removed.
58
59    All of this is done loop by loop.  Doing it globally is theoretically
60    possible, it might give a better performance and it might enable us
61    to decide costs more precisely, but getting all the interactions right
62    would be complicated.  */
63
64 #include "config.h"
65 #include "system.h"
66 #include "coretypes.h"
67 #include "tm.h"
68 #include "hash-set.h"
69 #include "machmode.h"
70 #include "vec.h"
71 #include "double-int.h"
72 #include "input.h"
73 #include "alias.h"
74 #include "symtab.h"
75 #include "wide-int.h"
76 #include "inchash.h"
77 #include "tree.h"
78 #include "fold-const.h"
79 #include "stor-layout.h"
80 #include "tm_p.h"
81 #include "predict.h"
82 #include "hard-reg-set.h"
83 #include "function.h"
84 #include "dominance.h"
85 #include "cfg.h"
86 #include "basic-block.h"
87 #include "gimple-pretty-print.h"
88 #include "hash-map.h"
89 #include "hash-table.h"
90 #include "tree-ssa-alias.h"
91 #include "internal-fn.h"
92 #include "tree-eh.h"
93 #include "gimple-expr.h"
94 #include "is-a.h"
95 #include "gimple.h"
96 #include "gimplify.h"
97 #include "gimple-iterator.h"
98 #include "gimplify-me.h"
99 #include "gimple-ssa.h"
100 #include "plugin-api.h"
101 #include "ipa-ref.h"
102 #include "cgraph.h"
103 #include "tree-cfg.h"
104 #include "tree-phinodes.h"
105 #include "ssa-iterators.h"
106 #include "stringpool.h"
107 #include "tree-ssanames.h"
108 #include "tree-ssa-loop-ivopts.h"
109 #include "tree-ssa-loop-manip.h"
110 #include "tree-ssa-loop-niter.h"
111 #include "tree-ssa-loop.h"
112 #include "hashtab.h"
113 #include "rtl.h"
114 #include "flags.h"
115 #include "statistics.h"
116 #include "real.h"
117 #include "fixed-value.h"
118 #include "insn-config.h"
119 #include "expmed.h"
120 #include "dojump.h"
121 #include "explow.h"
122 #include "calls.h"
123 #include "emit-rtl.h"
124 #include "varasm.h"
125 #include "stmt.h"
126 #include "expr.h"
127 #include "tree-dfa.h"
128 #include "tree-ssa.h"
129 #include "cfgloop.h"
130 #include "tree-pass.h"
131 #include "tree-chrec.h"
132 #include "tree-scalar-evolution.h"
133 #include "params.h"
134 #include "langhooks.h"
135 #include "tree-affine.h"
136 #include "target.h"
137 #include "tree-inline.h"
138 #include "tree-ssa-propagate.h"
139 #include "tree-ssa-address.h"
140 #include "builtins.h"
141 #include "tree-vectorizer.h"
142
143 /* FIXME: Expressions are expanded to RTL in this pass to determine the
144    cost of different addressing modes.  This should be moved to a TBD
145    interface between the GIMPLE and RTL worlds.  */
146 #include "recog.h"
147
148 /* The infinite cost.  */
149 #define INFTY 10000000
150
151 #define AVG_LOOP_NITER(LOOP) 5
152
153 /* Returns the expected number of loop iterations for LOOP.
154    The average trip count is computed from profile data if it
155    exists. */
156
157 static inline HOST_WIDE_INT
158 avg_loop_niter (struct loop *loop)
159 {
160   HOST_WIDE_INT niter = estimated_stmt_executions_int (loop);
161   if (niter == -1)
162     return AVG_LOOP_NITER (loop);
163
164   return niter;
165 }
166
167 /* Representation of the induction variable.  */
168 struct iv
169 {
170   tree base;            /* Initial value of the iv.  */
171   tree base_object;     /* A memory object to that the induction variable points.  */
172   tree step;            /* Step of the iv (constant only).  */
173   tree ssa_name;        /* The ssa name with the value.  */
174   bool biv_p;           /* Is it a biv?  */
175   bool have_use_for;    /* Do we already have a use for it?  */
176   unsigned use_id;      /* The identifier in the use if it is the case.  */
177 };
178
179 /* Per-ssa version information (induction variable descriptions, etc.).  */
180 struct version_info
181 {
182   tree name;            /* The ssa name.  */
183   struct iv *iv;        /* Induction variable description.  */
184   bool has_nonlin_use;  /* For a loop-level invariant, whether it is used in
185                            an expression that is not an induction variable.  */
186   bool preserve_biv;    /* For the original biv, whether to preserve it.  */
187   unsigned inv_id;      /* Id of an invariant.  */
188 };
189
190 /* Types of uses.  */
191 enum use_type
192 {
193   USE_NONLINEAR_EXPR,   /* Use in a nonlinear expression.  */
194   USE_ADDRESS,          /* Use in an address.  */
195   USE_COMPARE           /* Use is a compare.  */
196 };
197
198 /* Cost of a computation.  */
199 typedef struct
200 {
201   int cost;             /* The runtime cost.  */
202   unsigned complexity;  /* The estimate of the complexity of the code for
203                            the computation (in no concrete units --
204                            complexity field should be larger for more
205                            complex expressions and addressing modes).  */
206 } comp_cost;
207
208 static const comp_cost no_cost = {0, 0};
209 static const comp_cost infinite_cost = {INFTY, INFTY};
210
211 /* The candidate - cost pair.  */
212 struct cost_pair
213 {
214   struct iv_cand *cand; /* The candidate.  */
215   comp_cost cost;       /* The cost.  */
216   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that have to be
217                            preserved.  */
218   tree value;           /* For final value elimination, the expression for
219                            the final value of the iv.  For iv elimination,
220                            the new bound to compare with.  */
221   enum tree_code comp;  /* For iv elimination, the comparison.  */
222   int inv_expr_id;      /* Loop invariant expression id.  */
223 };
224
225 /* Use.  */
226 struct iv_use
227 {
228   unsigned id;          /* The id of the use.  */
229   enum use_type type;   /* Type of the use.  */
230   struct iv *iv;        /* The induction variable it is based on.  */
231   gimple stmt;          /* Statement in that it occurs.  */
232   tree *op_p;           /* The place where it occurs.  */
233   bitmap related_cands; /* The set of "related" iv candidates, plus the common
234                            important ones.  */
235
236   unsigned n_map_members; /* Number of candidates in the cost_map list.  */
237   struct cost_pair *cost_map;
238                         /* The costs wrto the iv candidates.  */
239
240   struct iv_cand *selected;
241                         /* The selected candidate.  */
242 };
243
244 /* The position where the iv is computed.  */
245 enum iv_position
246 {
247   IP_NORMAL,            /* At the end, just before the exit condition.  */
248   IP_END,               /* At the end of the latch block.  */
249   IP_BEFORE_USE,        /* Immediately before a specific use.  */
250   IP_AFTER_USE,         /* Immediately after a specific use.  */
251   IP_ORIGINAL           /* The original biv.  */
252 };
253
254 /* The induction variable candidate.  */
255 struct iv_cand
256 {
257   unsigned id;          /* The number of the candidate.  */
258   bool important;       /* Whether this is an "important" candidate, i.e. such
259                            that it should be considered by all uses.  */
260   ENUM_BITFIELD(iv_position) pos : 8;   /* Where it is computed.  */
261   gimple incremented_at;/* For original biv, the statement where it is
262                            incremented.  */
263   tree var_before;      /* The variable used for it before increment.  */
264   tree var_after;       /* The variable used for it after increment.  */
265   struct iv *iv;        /* The value of the candidate.  NULL for
266                            "pseudocandidate" used to indicate the possibility
267                            to replace the final value of an iv by direct
268                            computation of the value.  */
269   unsigned cost;        /* Cost of the candidate.  */
270   unsigned cost_step;   /* Cost of the candidate's increment operation.  */
271   struct iv_use *ainc_use; /* For IP_{BEFORE,AFTER}_USE candidates, the place
272                               where it is incremented.  */
273   bitmap depends_on;    /* The list of invariants that are used in step of the
274                            biv.  */
275 };
276
277 /* Loop invariant expression hashtable entry.  */
278 struct iv_inv_expr_ent
279 {
280   tree expr;
281   int id;
282   hashval_t hash;
283 };
284
285 /* The data used by the induction variable optimizations.  */
286
287 typedef struct iv_use *iv_use_p;
288
289 typedef struct iv_cand *iv_cand_p;
290
291 /* Hashtable helpers.  */
292
293 struct iv_inv_expr_hasher : typed_free_remove <iv_inv_expr_ent>
294 {
295   typedef iv_inv_expr_ent value_type;
296   typedef iv_inv_expr_ent compare_type;
297   static inline hashval_t hash (const value_type *);
298   static inline bool equal (const value_type *, const compare_type *);
299 };
300
301 /* Hash function for loop invariant expressions.  */
302
303 inline hashval_t
304 iv_inv_expr_hasher::hash (const value_type *expr)
305 {
306   return expr->hash;
307 }
308
309 /* Hash table equality function for expressions.  */
310
311 inline bool
312 iv_inv_expr_hasher::equal (const value_type *expr1, const compare_type *expr2)
313 {
314   return expr1->hash == expr2->hash
315          && operand_equal_p (expr1->expr, expr2->expr, 0);
316 }
317
318 struct ivopts_data
319 {
320   /* The currently optimized loop.  */
321   struct loop *current_loop;
322   source_location loop_loc;
323
324   /* Numbers of iterations for all exits of the current loop.  */
325   hash_map<edge, tree_niter_desc *> *niters;
326
327   /* Number of registers used in it.  */
328   unsigned regs_used;
329
330   /* The size of version_info array allocated.  */
331   unsigned version_info_size;
332
333   /* The array of information for the ssa names.  */
334   struct version_info *version_info;
335
336   /* The hashtable of loop invariant expressions created
337      by ivopt.  */
338   hash_table<iv_inv_expr_hasher> *inv_expr_tab;
339
340   /* Loop invariant expression id.  */
341   int inv_expr_id;
342
343   /* The bitmap of indices in version_info whose value was changed.  */
344   bitmap relevant;
345
346   /* The uses of induction variables.  */
347   vec<iv_use_p> iv_uses;
348
349   /* The candidates.  */
350   vec<iv_cand_p> iv_candidates;
351
352   /* A bitmap of important candidates.  */
353   bitmap important_candidates;
354
355   /* Cache used by tree_to_aff_combination_expand.  */
356   hash_map<tree, name_expansion *> *name_expansion_cache;
357
358   /* The maximum invariant id.  */
359   unsigned max_inv_id;
360
361   /* Whether to consider just related and important candidates when replacing a
362      use.  */
363   bool consider_all_candidates;
364
365   /* Are we optimizing for speed?  */
366   bool speed;
367
368   /* Whether the loop body includes any function calls.  */
369   bool body_includes_call;
370
371   /* Whether the loop body can only be exited via single exit.  */
372   bool loop_single_exit_p;
373 };
374
375 /* An assignment of iv candidates to uses.  */
376
377 struct iv_ca
378 {
379   /* The number of uses covered by the assignment.  */
380   unsigned upto;
381
382   /* Number of uses that cannot be expressed by the candidates in the set.  */
383   unsigned bad_uses;
384
385   /* Candidate assigned to a use, together with the related costs.  */
386   struct cost_pair **cand_for_use;
387
388   /* Number of times each candidate is used.  */
389   unsigned *n_cand_uses;
390
391   /* The candidates used.  */
392   bitmap cands;
393
394   /* The number of candidates in the set.  */
395   unsigned n_cands;
396
397   /* Total number of registers needed.  */
398   unsigned n_regs;
399
400   /* Total cost of expressing uses.  */
401   comp_cost cand_use_cost;
402
403   /* Total cost of candidates.  */
404   unsigned cand_cost;
405
406   /* Number of times each invariant is used.  */
407   unsigned *n_invariant_uses;
408
409   /* The array holding the number of uses of each loop
410      invariant expressions created by ivopt.  */
411   unsigned *used_inv_expr;
412
413   /* The number of created loop invariants.  */
414   unsigned num_used_inv_expr;
415
416   /* Total cost of the assignment.  */
417   comp_cost cost;
418 };
419
420 /* Difference of two iv candidate assignments.  */
421
422 struct iv_ca_delta
423 {
424   /* Changed use.  */
425   struct iv_use *use;
426
427   /* An old assignment (for rollback purposes).  */
428   struct cost_pair *old_cp;
429
430   /* A new assignment.  */
431   struct cost_pair *new_cp;
432
433   /* Next change in the list.  */
434   struct iv_ca_delta *next_change;
435 };
436
437 /* Bound on number of candidates below that all candidates are considered.  */
438
439 #define CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND \
440   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND))
441
442 /* If there are more iv occurrences, we just give up (it is quite unlikely that
443    optimizing such a loop would help, and it would take ages).  */
444
445 #define MAX_CONSIDERED_USES \
446   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_MAX_CONSIDERED_USES))
447
448 /* If there are at most this number of ivs in the set, try removing unnecessary
449    ivs from the set always.  */
450
451 #define ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND \
452   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_IV_ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND))
453
454 /* The list of trees for that the decl_rtl field must be reset is stored
455    here.  */
456
457 static vec<tree> decl_rtl_to_reset;
458
459 static comp_cost force_expr_to_var_cost (tree, bool);
460
461 /* Number of uses recorded in DATA.  */
462
463 static inline unsigned
464 n_iv_uses (struct ivopts_data *data)
465 {
466   return data->iv_uses.length ();
467 }
468
469 /* Ith use recorded in DATA.  */
470
471 static inline struct iv_use *
472 iv_use (struct ivopts_data *data, unsigned i)
473 {
474   return data->iv_uses[i];
475 }
476
477 /* Number of candidates recorded in DATA.  */
478
479 static inline unsigned
480 n_iv_cands (struct ivopts_data *data)
481 {
482   return data->iv_candidates.length ();
483 }
484
485 /* Ith candidate recorded in DATA.  */
486
487 static inline struct iv_cand *
488 iv_cand (struct ivopts_data *data, unsigned i)
489 {
490   return data->iv_candidates[i];
491 }
492
493 /* The single loop exit if it dominates the latch, NULL otherwise.  */
494
495 edge
496 single_dom_exit (struct loop *loop)
497 {
498   edge exit = single_exit (loop);
499
500   if (!exit)
501     return NULL;
502
503   if (!just_once_each_iteration_p (loop, exit->src))
504     return NULL;
505
506   return exit;
507 }
508
509 /* Dumps information about the induction variable IV to FILE.  */
510
511 void
512 dump_iv (FILE *file, struct iv *iv)
513 {
514   if (iv->ssa_name)
515     {
516       fprintf (file, "ssa name ");
517       print_generic_expr (file, iv->ssa_name, TDF_SLIM);
518       fprintf (file, "\n");
519     }
520
521   fprintf (file, "  type ");
522   print_generic_expr (file, TREE_TYPE (iv->base), TDF_SLIM);
523   fprintf (file, "\n");
524
525   if (iv->step)
526     {
527       fprintf (file, "  base ");
528       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
529       fprintf (file, "\n");
530
531       fprintf (file, "  step ");
532       print_generic_expr (file, iv->step, TDF_SLIM);
533       fprintf (file, "\n");
534     }
535   else
536     {
537       fprintf (file, "  invariant ");
538       print_generic_expr (file, iv->base, TDF_SLIM);
539       fprintf (file, "\n");
540     }
541
542   if (iv->base_object)
543     {
544       fprintf (file, "  base object ");
545       print_generic_expr (file, iv->base_object, TDF_SLIM);
546       fprintf (file, "\n");
547     }
548
549   if (iv->biv_p)
550     fprintf (file, "  is a biv\n");
551 }
552
553 /* Dumps information about the USE to FILE.  */
554
555 void
556 dump_use (FILE *file, struct iv_use *use)
557 {
558   fprintf (file, "use %d\n", use->id);
559
560   switch (use->type)
561     {
562     case USE_NONLINEAR_EXPR:
563       fprintf (file, "  generic\n");
564       break;
565
566     case USE_ADDRESS:
567       fprintf (file, "  address\n");
568       break;
569
570     case USE_COMPARE:
571       fprintf (file, "  compare\n");
572       break;
573
574     default:
575       gcc_unreachable ();
576     }
577
578   fprintf (file, "  in statement ");
579   print_gimple_stmt (file, use->stmt, 0, 0);
580   fprintf (file, "\n");
581
582   fprintf (file, "  at position ");
583   if (use->op_p)
584     print_generic_expr (file, *use->op_p, TDF_SLIM);
585   fprintf (file, "\n");
586
587   dump_iv (file, use->iv);
588
589   if (use->related_cands)
590     {
591       fprintf (file, "  related candidates ");
592       dump_bitmap (file, use->related_cands);
593     }
594 }
595
596 /* Dumps information about the uses to FILE.  */
597
598 void
599 dump_uses (FILE *file, struct ivopts_data *data)
600 {
601   unsigned i;
602   struct iv_use *use;
603
604   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
605     {
606       use = iv_use (data, i);
607
608       dump_use (file, use);
609       fprintf (file, "\n");
610     }
611 }
612
613 /* Dumps information about induction variable candidate CAND to FILE.  */
614
615 void
616 dump_cand (FILE *file, struct iv_cand *cand)
617 {
618   struct iv *iv = cand->iv;
619
620   fprintf (file, "candidate %d%s\n",
621            cand->id, cand->important ? " (important)" : "");
622
623   if (cand->depends_on)
624     {
625       fprintf (file, "  depends on ");
626       dump_bitmap (file, cand->depends_on);
627     }
628
629   if (!iv)
630     {
631       fprintf (file, "  final value replacement\n");
632       return;
633     }
634
635   if (cand->var_before)
636     {
637       fprintf (file, "  var_before ");
638       print_generic_expr (file, cand->var_before, TDF_SLIM);
639       fprintf (file, "\n");
640     }
641   if (cand->var_after)
642     {
643       fprintf (file, "  var_after ");
644       print_generic_expr (file, cand->var_after, TDF_SLIM);
645       fprintf (file, "\n");
646     }
647
648   switch (cand->pos)
649     {
650     case IP_NORMAL:
651       fprintf (file, "  incremented before exit test\n");
652       break;
653
654     case IP_BEFORE_USE:
655       fprintf (file, "  incremented before use %d\n", cand->ainc_use->id);
656       break;
657
658     case IP_AFTER_USE:
659       fprintf (file, "  incremented after use %d\n", cand->ainc_use->id);
660       break;
661
662     case IP_END:
663       fprintf (file, "  incremented at end\n");
664       break;
665
666     case IP_ORIGINAL:
667       fprintf (file, "  original biv\n");
668       break;
669     }
670
671   dump_iv (file, iv);
672 }
673
674 /* Returns the info for ssa version VER.  */
675
676 static inline struct version_info *
677 ver_info (struct ivopts_data *data, unsigned ver)
678 {
679   return data->version_info + ver;
680 }
681
682 /* Returns the info for ssa name NAME.  */
683
684 static inline struct version_info *
685 name_info (struct ivopts_data *data, tree name)
686 {
687   return ver_info (data, SSA_NAME_VERSION (name));
688 }
689
690 /* Returns true if STMT is after the place where the IP_NORMAL ivs will be
691    emitted in LOOP.  */
692
693 static bool
694 stmt_after_ip_normal_pos (struct loop *loop, gimple stmt)
695 {
696   basic_block bb = ip_normal_pos (loop), sbb = gimple_bb (stmt);
697
698   gcc_assert (bb);
699
700   if (sbb == loop->latch)
701     return true;
702
703   if (sbb != bb)
704     return false;
705
706   return stmt == last_stmt (bb);
707 }
708
709 /* Returns true if STMT if after the place where the original induction
710    variable CAND is incremented.  If TRUE_IF_EQUAL is set, we return true
711    if the positions are identical.  */
712
713 static bool
714 stmt_after_inc_pos (struct iv_cand *cand, gimple stmt, bool true_if_equal)
715 {
716   basic_block cand_bb = gimple_bb (cand->incremented_at);
717   basic_block stmt_bb = gimple_bb (stmt);
718
719   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, stmt_bb, cand_bb))
720     return false;
721
722   if (stmt_bb != cand_bb)
723     return true;
724
725   if (true_if_equal
726       && gimple_uid (stmt) == gimple_uid (cand->incremented_at))
727     return true;
728   return gimple_uid (stmt) > gimple_uid (cand->incremented_at);
729 }
730
731 /* Returns true if STMT if after the place where the induction variable
732    CAND is incremented in LOOP.  */
733
734 static bool
735 stmt_after_increment (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
736 {
737   switch (cand->pos)
738     {
739     case IP_END:
740       return false;
741
742     case IP_NORMAL:
743       return stmt_after_ip_normal_pos (loop, stmt);
744
745     case IP_ORIGINAL:
746     case IP_AFTER_USE:
747       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, false);
748
749     case IP_BEFORE_USE:
750       return stmt_after_inc_pos (cand, stmt, true);
751
752     default:
753       gcc_unreachable ();
754     }
755 }
756
757 /* Returns true if EXP is a ssa name that occurs in an abnormal phi node.  */
758
759 static bool
760 abnormal_ssa_name_p (tree exp)
761 {
762   if (!exp)
763     return false;
764
765   if (TREE_CODE (exp) != SSA_NAME)
766     return false;
767
768   return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (exp) != 0;
769 }
770
771 /* Returns false if BASE or INDEX contains a ssa name that occurs in an
772    abnormal phi node.  Callback for for_each_index.  */
773
774 static bool
775 idx_contains_abnormal_ssa_name_p (tree base, tree *index,
776                                   void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
777 {
778   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
779     {
780       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 2)))
781         return false;
782       if (abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (base, 3)))
783         return false;
784     }
785
786   return !abnormal_ssa_name_p (*index);
787 }
788
789 /* Returns true if EXPR contains a ssa name that occurs in an
790    abnormal phi node.  */
791
792 bool
793 contains_abnormal_ssa_name_p (tree expr)
794 {
795   enum tree_code code;
796   enum tree_code_class codeclass;
797
798   if (!expr)
799     return false;
800
801   code = TREE_CODE (expr);
802   codeclass = TREE_CODE_CLASS (code);
803
804   if (code == SSA_NAME)
805     return SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (expr) != 0;
806
807   if (code == INTEGER_CST
808       || is_gimple_min_invariant (expr))
809     return false;
810
811   if (code == ADDR_EXPR)
812     return !for_each_index (&TREE_OPERAND (expr, 0),
813                             idx_contains_abnormal_ssa_name_p,
814                             NULL);
815
816   if (code == COND_EXPR)
817     return contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0))
818       || contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1))
819       || contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 2));
820
821   switch (codeclass)
822     {
823     case tcc_binary:
824     case tcc_comparison:
825       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 1)))
826         return true;
827
828       /* Fallthru.  */
829     case tcc_unary:
830       if (contains_abnormal_ssa_name_p (TREE_OPERAND (expr, 0)))
831         return true;
832
833       break;
834
835     default:
836       gcc_unreachable ();
837     }
838
839   return false;
840 }
841
842 /*  Returns the structure describing number of iterations determined from
843     EXIT of DATA->current_loop, or NULL if something goes wrong.  */
844
845 static struct tree_niter_desc *
846 niter_for_exit (struct ivopts_data *data, edge exit)
847 {
848   struct tree_niter_desc *desc;
849   tree_niter_desc **slot;
850
851   if (!data->niters)
852     {
853       data->niters = new hash_map<edge, tree_niter_desc *>;
854       slot = NULL;
855     }
856   else
857     slot = data->niters->get (exit);
858
859   if (!slot)
860     {
861       /* Try to determine number of iterations.  We cannot safely work with ssa
862          names that appear in phi nodes on abnormal edges, so that we do not
863          create overlapping life ranges for them (PR 27283).  */
864       desc = XNEW (struct tree_niter_desc);
865       if (!number_of_iterations_exit (data->current_loop,
866                                       exit, desc, true)
867           || contains_abnormal_ssa_name_p (desc->niter))
868         {
869           XDELETE (desc);
870           desc = NULL;
871         }
872       data->niters->put (exit, desc);
873     }
874   else
875     desc = *slot;
876
877   return desc;
878 }
879
880 /* Returns the structure describing number of iterations determined from
881    single dominating exit of DATA->current_loop, or NULL if something
882    goes wrong.  */
883
884 static struct tree_niter_desc *
885 niter_for_single_dom_exit (struct ivopts_data *data)
886 {
887   edge exit = single_dom_exit (data->current_loop);
888
889   if (!exit)
890     return NULL;
891
892   return niter_for_exit (data, exit);
893 }
894
895 /* Initializes data structures used by the iv optimization pass, stored
896    in DATA.  */
897
898 static void
899 tree_ssa_iv_optimize_init (struct ivopts_data *data)
900 {
901   data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
902   data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
903   data->relevant = BITMAP_ALLOC (NULL);
904   data->important_candidates = BITMAP_ALLOC (NULL);
905   data->max_inv_id = 0;
906   data->niters = NULL;
907   data->iv_uses.create (20);
908   data->iv_candidates.create (20);
909   data->inv_expr_tab = new hash_table<iv_inv_expr_hasher> (10);
910   data->inv_expr_id = 0;
911   data->name_expansion_cache = NULL;
912   decl_rtl_to_reset.create (20);
913 }
914
915 /* Returns a memory object to that EXPR points.  In case we are able to
916    determine that it does not point to any such object, NULL is returned.  */
917
918 static tree
919 determine_base_object (tree expr)
920 {
921   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
922   tree base, obj;
923
924   /* If this is a pointer casted to any type, we need to determine
925      the base object for the pointer; so handle conversions before
926      throwing away non-pointer expressions.  */
927   if (CONVERT_EXPR_P (expr))
928     return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
929
930   if (!POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (expr)))
931     return NULL_TREE;
932
933   switch (code)
934     {
935     case INTEGER_CST:
936       return NULL_TREE;
937
938     case ADDR_EXPR:
939       obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
940       base = get_base_address (obj);
941
942       if (!base)
943         return expr;
944
945       if (TREE_CODE (base) == MEM_REF)
946         return determine_base_object (TREE_OPERAND (base, 0));
947
948       return fold_convert (ptr_type_node,
949                            build_fold_addr_expr (base));
950
951     case POINTER_PLUS_EXPR:
952       return determine_base_object (TREE_OPERAND (expr, 0));
953
954     case PLUS_EXPR:
955     case MINUS_EXPR:
956       /* Pointer addition is done solely using POINTER_PLUS_EXPR.  */
957       gcc_unreachable ();
958
959     default:
960       return fold_convert (ptr_type_node, expr);
961     }
962 }
963
964 /* Return true if address expression with non-DECL_P operand appears
965    in EXPR.  */
966
967 static bool
968 contain_complex_addr_expr (tree expr)
969 {
970   bool res = false;
971
972   STRIP_NOPS (expr);
973   switch (TREE_CODE (expr))
974     {
975     case POINTER_PLUS_EXPR:
976     case PLUS_EXPR:
977     case MINUS_EXPR:
978       res |= contain_complex_addr_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
979       res |= contain_complex_addr_expr (TREE_OPERAND (expr, 1));
980       break;
981
982     case ADDR_EXPR:
983       return (!DECL_P (TREE_OPERAND (expr, 0)));
984
985     default:
986       return false;
987     }
988
989   return res;
990 }
991
992 /* Allocates an induction variable with given initial value BASE and step STEP
993    for loop LOOP.  */
994
995 static struct iv *
996 alloc_iv (tree base, tree step)
997 {
998   tree expr = base;
999   struct iv *iv = XCNEW (struct iv);
1000   gcc_assert (step != NULL_TREE);
1001
1002   /* Lower address expression in base except ones with DECL_P as operand.
1003      By doing this:
1004        1) More accurate cost can be computed for address expressions;
1005        2) Duplicate candidates won't be created for bases in different
1006           forms, like &a[0] and &a.  */
1007   STRIP_NOPS (expr);
1008   if ((TREE_CODE (expr) == ADDR_EXPR && !DECL_P (TREE_OPERAND (expr, 0)))
1009       || contain_complex_addr_expr (expr))
1010     {
1011       aff_tree comb;
1012       tree_to_aff_combination (expr, TREE_TYPE (base), &comb);
1013       base = fold_convert (TREE_TYPE (base), aff_combination_to_tree (&comb));
1014     }
1015
1016   iv->base = base;
1017   iv->base_object = determine_base_object (base);
1018   iv->step = step;
1019   iv->biv_p = false;
1020   iv->have_use_for = false;
1021   iv->use_id = 0;
1022   iv->ssa_name = NULL_TREE;
1023
1024   return iv;
1025 }
1026
1027 /* Sets STEP and BASE for induction variable IV.  */
1028
1029 static void
1030 set_iv (struct ivopts_data *data, tree iv, tree base, tree step)
1031 {
1032   struct version_info *info = name_info (data, iv);
1033
1034   gcc_assert (!info->iv);
1035
1036   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (iv));
1037   info->iv = alloc_iv (base, step);
1038   info->iv->ssa_name = iv;
1039 }
1040
1041 /* Finds induction variable declaration for VAR.  */
1042
1043 static struct iv *
1044 get_iv (struct ivopts_data *data, tree var)
1045 {
1046   basic_block bb;
1047   tree type = TREE_TYPE (var);
1048
1049   if (!POINTER_TYPE_P (type)
1050       && !INTEGRAL_TYPE_P (type))
1051     return NULL;
1052
1053   if (!name_info (data, var)->iv)
1054     {
1055       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1056
1057       if (!bb
1058           || !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
1059         set_iv (data, var, var, build_int_cst (type, 0));
1060     }
1061
1062   return name_info (data, var)->iv;
1063 }
1064
1065 /* Determines the step of a biv defined in PHI.  Returns NULL if PHI does
1066    not define a simple affine biv with nonzero step.  */
1067
1068 static tree
1069 determine_biv_step (gphi *phi)
1070 {
1071   struct loop *loop = gimple_bb (phi)->loop_father;
1072   tree name = PHI_RESULT (phi);
1073   affine_iv iv;
1074
1075   if (virtual_operand_p (name))
1076     return NULL_TREE;
1077
1078   if (!simple_iv (loop, loop, name, &iv, true))
1079     return NULL_TREE;
1080
1081   return integer_zerop (iv.step) ? NULL_TREE : iv.step;
1082 }
1083
1084 /* Return the first non-invariant ssa var found in EXPR.  */
1085
1086 static tree
1087 extract_single_var_from_expr (tree expr)
1088 {
1089   int i, n;
1090   tree tmp;
1091   enum tree_code code;
1092
1093   if (!expr || is_gimple_min_invariant (expr))
1094     return NULL;
1095
1096   code = TREE_CODE (expr);
1097   if (IS_EXPR_CODE_CLASS (TREE_CODE_CLASS (code)))
1098     {
1099       n = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1100       for (i = 0; i < n; i++)
1101         {
1102           tmp = extract_single_var_from_expr (TREE_OPERAND (expr, i));
1103
1104           if (tmp)
1105             return tmp;
1106         }
1107     }
1108   return (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME) ? expr : NULL;
1109 }
1110
1111 /* Finds basic ivs.  */
1112
1113 static bool
1114 find_bivs (struct ivopts_data *data)
1115 {
1116   gphi *phi;
1117   tree step, type, base, stop;
1118   bool found = false;
1119   struct loop *loop = data->current_loop;
1120   gphi_iterator psi;
1121
1122   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1123     {
1124       phi = psi.phi ();
1125
1126       if (SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (PHI_RESULT (phi)))
1127         continue;
1128
1129       step = determine_biv_step (phi);
1130       if (!step)
1131         continue;
1132
1133       base = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
1134       /* Stop expanding iv base at the first ssa var referred by iv step.
1135          Ideally we should stop at any ssa var, because that's expensive
1136          and unusual to happen, we just do it on the first one.
1137
1138          See PR64705 for the rationale.  */
1139       stop = extract_single_var_from_expr (step);
1140       base = expand_simple_operations (base, stop);
1141       if (contains_abnormal_ssa_name_p (base)
1142           || contains_abnormal_ssa_name_p (step))
1143         continue;
1144
1145       type = TREE_TYPE (PHI_RESULT (phi));
1146       base = fold_convert (type, base);
1147       if (step)
1148         {
1149           if (POINTER_TYPE_P (type))
1150             step = convert_to_ptrofftype (step);
1151           else
1152             step = fold_convert (type, step);
1153         }
1154
1155       set_iv (data, PHI_RESULT (phi), base, step);
1156       found = true;
1157     }
1158
1159   return found;
1160 }
1161
1162 /* Marks basic ivs.  */
1163
1164 static void
1165 mark_bivs (struct ivopts_data *data)
1166 {
1167   gphi *phi;
1168   gimple def;
1169   tree var;
1170   struct iv *iv, *incr_iv;
1171   struct loop *loop = data->current_loop;
1172   basic_block incr_bb;
1173   gphi_iterator psi;
1174
1175   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
1176     {
1177       phi = psi.phi ();
1178
1179       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (phi));
1180       if (!iv)
1181         continue;
1182
1183       var = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
1184       def = SSA_NAME_DEF_STMT (var);
1185       /* Don't mark iv peeled from other one as biv.  */
1186       if (def
1187           && gimple_code (def) == GIMPLE_PHI
1188           && gimple_bb (def) == loop->header)
1189         continue;
1190
1191       incr_iv = get_iv (data, var);
1192       if (!incr_iv)
1193         continue;
1194
1195       /* If the increment is in the subloop, ignore it.  */
1196       incr_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (var));
1197       if (incr_bb->loop_father != data->current_loop
1198           || (incr_bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP))
1199         continue;
1200
1201       iv->biv_p = true;
1202       incr_iv->biv_p = true;
1203     }
1204 }
1205
1206 /* Checks whether STMT defines a linear induction variable and stores its
1207    parameters to IV.  */
1208
1209 static bool
1210 find_givs_in_stmt_scev (struct ivopts_data *data, gimple stmt, affine_iv *iv)
1211 {
1212   tree lhs, stop;
1213   struct loop *loop = data->current_loop;
1214
1215   iv->base = NULL_TREE;
1216   iv->step = NULL_TREE;
1217
1218   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1219     return false;
1220
1221   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
1222   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME)
1223     return false;
1224
1225   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), lhs, iv, true))
1226     return false;
1227
1228   /* Stop expanding iv base at the first ssa var referred by iv step.
1229      Ideally we should stop at any ssa var, because that's expensive
1230      and unusual to happen, we just do it on the first one.
1231
1232      See PR64705 for the rationale.  */
1233   stop = extract_single_var_from_expr (iv->step);
1234   iv->base = expand_simple_operations (iv->base, stop);
1235   if (contains_abnormal_ssa_name_p (iv->base)
1236       || contains_abnormal_ssa_name_p (iv->step))
1237     return false;
1238
1239   /* If STMT could throw, then do not consider STMT as defining a GIV.
1240      While this will suppress optimizations, we can not safely delete this
1241      GIV and associated statements, even if it appears it is not used.  */
1242   if (stmt_could_throw_p (stmt))
1243     return false;
1244
1245   return true;
1246 }
1247
1248 /* Finds general ivs in statement STMT.  */
1249
1250 static void
1251 find_givs_in_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1252 {
1253   affine_iv iv;
1254
1255   if (!find_givs_in_stmt_scev (data, stmt, &iv))
1256     return;
1257
1258   set_iv (data, gimple_assign_lhs (stmt), iv.base, iv.step);
1259 }
1260
1261 /* Finds general ivs in basic block BB.  */
1262
1263 static void
1264 find_givs_in_bb (struct ivopts_data *data, basic_block bb)
1265 {
1266   gimple_stmt_iterator bsi;
1267
1268   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1269     find_givs_in_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
1270 }
1271
1272 /* Finds general ivs.  */
1273
1274 static void
1275 find_givs (struct ivopts_data *data)
1276 {
1277   struct loop *loop = data->current_loop;
1278   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
1279   unsigned i;
1280
1281   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1282     find_givs_in_bb (data, body[i]);
1283   free (body);
1284 }
1285
1286 /* For each ssa name defined in LOOP determines whether it is an induction
1287    variable and if so, its initial value and step.  */
1288
1289 static bool
1290 find_induction_variables (struct ivopts_data *data)
1291 {
1292   unsigned i;
1293   bitmap_iterator bi;
1294
1295   if (!find_bivs (data))
1296     return false;
1297
1298   find_givs (data);
1299   mark_bivs (data);
1300
1301   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1302     {
1303       struct tree_niter_desc *niter = niter_for_single_dom_exit (data);
1304
1305       if (niter)
1306         {
1307           fprintf (dump_file, "  number of iterations ");
1308           print_generic_expr (dump_file, niter->niter, TDF_SLIM);
1309           if (!integer_zerop (niter->may_be_zero))
1310             {
1311               fprintf (dump_file, "; zero if ");
1312               print_generic_expr (dump_file, niter->may_be_zero, TDF_SLIM);
1313             }
1314           fprintf (dump_file, "\n\n");
1315         };
1316
1317       fprintf (dump_file, "Induction variables:\n\n");
1318
1319       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
1320         {
1321           if (ver_info (data, i)->iv)
1322             dump_iv (dump_file, ver_info (data, i)->iv);
1323         }
1324     }
1325
1326   return true;
1327 }
1328
1329 /* Records a use of type USE_TYPE at *USE_P in STMT whose value is IV.  */
1330
1331 static struct iv_use *
1332 record_use (struct ivopts_data *data, tree *use_p, struct iv *iv,
1333             gimple stmt, enum use_type use_type)
1334 {
1335   struct iv_use *use = XCNEW (struct iv_use);
1336
1337   use->id = n_iv_uses (data);
1338   use->type = use_type;
1339   use->iv = iv;
1340   use->stmt = stmt;
1341   use->op_p = use_p;
1342   use->related_cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
1343
1344   /* To avoid showing ssa name in the dumps, if it was not reset by the
1345      caller.  */
1346   iv->ssa_name = NULL_TREE;
1347
1348   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1349     dump_use (dump_file, use);
1350
1351   data->iv_uses.safe_push (use);
1352
1353   return use;
1354 }
1355
1356 /* Checks whether OP is a loop-level invariant and if so, records it.
1357    NONLINEAR_USE is true if the invariant is used in a way we do not
1358    handle specially.  */
1359
1360 static void
1361 record_invariant (struct ivopts_data *data, tree op, bool nonlinear_use)
1362 {
1363   basic_block bb;
1364   struct version_info *info;
1365
1366   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME
1367       || virtual_operand_p (op))
1368     return;
1369
1370   bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (op));
1371   if (bb
1372       && flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, bb))
1373     return;
1374
1375   info = name_info (data, op);
1376   info->name = op;
1377   info->has_nonlin_use |= nonlinear_use;
1378   if (!info->inv_id)
1379     info->inv_id = ++data->max_inv_id;
1380   bitmap_set_bit (data->relevant, SSA_NAME_VERSION (op));
1381 }
1382
1383 /* Checks whether the use OP is interesting and if so, records it.  */
1384
1385 static struct iv_use *
1386 find_interesting_uses_op (struct ivopts_data *data, tree op)
1387 {
1388   struct iv *iv;
1389   struct iv *civ;
1390   gimple stmt;
1391   struct iv_use *use;
1392
1393   if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
1394     return NULL;
1395
1396   iv = get_iv (data, op);
1397   if (!iv)
1398     return NULL;
1399
1400   if (iv->have_use_for)
1401     {
1402       use = iv_use (data, iv->use_id);
1403
1404       gcc_assert (use->type == USE_NONLINEAR_EXPR);
1405       return use;
1406     }
1407
1408   if (integer_zerop (iv->step))
1409     {
1410       record_invariant (data, op, true);
1411       return NULL;
1412     }
1413   iv->have_use_for = true;
1414
1415   civ = XNEW (struct iv);
1416   *civ = *iv;
1417
1418   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1419   gcc_assert (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
1420               || is_gimple_assign (stmt));
1421
1422   use = record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_NONLINEAR_EXPR);
1423   iv->use_id = use->id;
1424
1425   return use;
1426 }
1427
1428 /* Given a condition in statement STMT, checks whether it is a compare
1429    of an induction variable and an invariant.  If this is the case,
1430    CONTROL_VAR is set to location of the iv, BOUND to the location of
1431    the invariant, IV_VAR and IV_BOUND are set to the corresponding
1432    induction variable descriptions, and true is returned.  If this is not
1433    the case, CONTROL_VAR and BOUND are set to the arguments of the
1434    condition and false is returned.  */
1435
1436 static bool
1437 extract_cond_operands (struct ivopts_data *data, gimple stmt,
1438                        tree **control_var, tree **bound,
1439                        struct iv **iv_var, struct iv **iv_bound)
1440 {
1441   /* The objects returned when COND has constant operands.  */
1442   static struct iv const_iv;
1443   static tree zero;
1444   tree *op0 = &zero, *op1 = &zero, *tmp_op;
1445   struct iv *iv0 = &const_iv, *iv1 = &const_iv, *tmp_iv;
1446   bool ret = false;
1447
1448   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1449     {
1450       gcond *cond_stmt = as_a <gcond *> (stmt);
1451       op0 = gimple_cond_lhs_ptr (cond_stmt);
1452       op1 = gimple_cond_rhs_ptr (cond_stmt);
1453     }
1454   else
1455     {
1456       op0 = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1457       op1 = gimple_assign_rhs2_ptr (stmt);
1458     }
1459
1460   zero = integer_zero_node;
1461   const_iv.step = integer_zero_node;
1462
1463   if (TREE_CODE (*op0) == SSA_NAME)
1464     iv0 = get_iv (data, *op0);
1465   if (TREE_CODE (*op1) == SSA_NAME)
1466     iv1 = get_iv (data, *op1);
1467
1468   /* Exactly one of the compared values must be an iv, and the other one must
1469      be an invariant.  */
1470   if (!iv0 || !iv1)
1471     goto end;
1472
1473   if (integer_zerop (iv0->step))
1474     {
1475       /* Control variable may be on the other side.  */
1476       tmp_op = op0; op0 = op1; op1 = tmp_op;
1477       tmp_iv = iv0; iv0 = iv1; iv1 = tmp_iv;
1478     }
1479   ret = !integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step);
1480
1481 end:
1482   if (control_var)
1483     *control_var = op0;;
1484   if (iv_var)
1485     *iv_var = iv0;;
1486   if (bound)
1487     *bound = op1;
1488   if (iv_bound)
1489     *iv_bound = iv1;
1490
1491   return ret;
1492 }
1493
1494 /* Checks whether the condition in STMT is interesting and if so,
1495    records it.  */
1496
1497 static void
1498 find_interesting_uses_cond (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1499 {
1500   tree *var_p, *bound_p;
1501   struct iv *var_iv, *civ;
1502
1503   if (!extract_cond_operands (data, stmt, &var_p, &bound_p, &var_iv, NULL))
1504     {
1505       find_interesting_uses_op (data, *var_p);
1506       find_interesting_uses_op (data, *bound_p);
1507       return;
1508     }
1509
1510   civ = XNEW (struct iv);
1511   *civ = *var_iv;
1512   record_use (data, NULL, civ, stmt, USE_COMPARE);
1513 }
1514
1515 /* Returns the outermost loop EXPR is obviously invariant in
1516    relative to the loop LOOP, i.e. if all its operands are defined
1517    outside of the returned loop.  Returns NULL if EXPR is not
1518    even obviously invariant in LOOP.  */
1519
1520 struct loop *
1521 outermost_invariant_loop_for_expr (struct loop *loop, tree expr)
1522 {
1523   basic_block def_bb;
1524   unsigned i, len;
1525
1526   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1527     return current_loops->tree_root;
1528
1529   if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
1530     {
1531       def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (expr));
1532       if (def_bb)
1533         {
1534           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1535             return NULL;
1536           return superloop_at_depth (loop,
1537                                      loop_depth (def_bb->loop_father) + 1);
1538         }
1539
1540       return current_loops->tree_root;
1541     }
1542
1543   if (!EXPR_P (expr))
1544     return NULL;
1545
1546   unsigned maxdepth = 0;
1547   len = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1548   for (i = 0; i < len; i++)
1549     {
1550       struct loop *ivloop;
1551       if (!TREE_OPERAND (expr, i))
1552         continue;
1553
1554       ivloop = outermost_invariant_loop_for_expr (loop, TREE_OPERAND (expr, i));
1555       if (!ivloop)
1556         return NULL;
1557       maxdepth = MAX (maxdepth, loop_depth (ivloop));
1558     }
1559
1560   return superloop_at_depth (loop, maxdepth);
1561 }
1562
1563 /* Returns true if expression EXPR is obviously invariant in LOOP,
1564    i.e. if all its operands are defined outside of the LOOP.  LOOP
1565    should not be the function body.  */
1566
1567 bool
1568 expr_invariant_in_loop_p (struct loop *loop, tree expr)
1569 {
1570   basic_block def_bb;
1571   unsigned i, len;
1572
1573   gcc_assert (loop_depth (loop) > 0);
1574
1575   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1576     return true;
1577
1578   if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
1579     {
1580       def_bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (expr));
1581       if (def_bb
1582           && flow_bb_inside_loop_p (loop, def_bb))
1583         return false;
1584
1585       return true;
1586     }
1587
1588   if (!EXPR_P (expr))
1589     return false;
1590
1591   len = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1592   for (i = 0; i < len; i++)
1593     if (TREE_OPERAND (expr, i)
1594         && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TREE_OPERAND (expr, i)))
1595       return false;
1596
1597   return true;
1598 }
1599
1600 /* Cumulates the steps of indices into DATA and replaces their values with the
1601    initial ones.  Returns false when the value of the index cannot be determined.
1602    Callback for for_each_index.  */
1603
1604 struct ifs_ivopts_data
1605 {
1606   struct ivopts_data *ivopts_data;
1607   gimple stmt;
1608   tree step;
1609 };
1610
1611 static bool
1612 idx_find_step (tree base, tree *idx, void *data)
1613 {
1614   struct ifs_ivopts_data *dta = (struct ifs_ivopts_data *) data;
1615   struct iv *iv;
1616   tree step, iv_base, iv_step, lbound, off;
1617   struct loop *loop = dta->ivopts_data->current_loop;
1618
1619   /* If base is a component ref, require that the offset of the reference
1620      be invariant.  */
1621   if (TREE_CODE (base) == COMPONENT_REF)
1622     {
1623       off = component_ref_field_offset (base);
1624       return expr_invariant_in_loop_p (loop, off);
1625     }
1626
1627   /* If base is array, first check whether we will be able to move the
1628      reference out of the loop (in order to take its address in strength
1629      reduction).  In order for this to work we need both lower bound
1630      and step to be loop invariants.  */
1631   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1632     {
1633       /* Moreover, for a range, the size needs to be invariant as well.  */
1634       if (TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF
1635           && !expr_invariant_in_loop_p (loop, TYPE_SIZE (TREE_TYPE (base))))
1636         return false;
1637
1638       step = array_ref_element_size (base);
1639       lbound = array_ref_low_bound (base);
1640
1641       if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, step)
1642           || !expr_invariant_in_loop_p (loop, lbound))
1643         return false;
1644     }
1645
1646   if (TREE_CODE (*idx) != SSA_NAME)
1647     return true;
1648
1649   iv = get_iv (dta->ivopts_data, *idx);
1650   if (!iv)
1651     return false;
1652
1653   /* XXX  We produce for a base of *D42 with iv->base being &x[0]
1654           *&x[0], which is not folded and does not trigger the
1655           ARRAY_REF path below.  */
1656   *idx = iv->base;
1657
1658   if (integer_zerop (iv->step))
1659     return true;
1660
1661   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1662     {
1663       step = array_ref_element_size (base);
1664
1665       /* We only handle addresses whose step is an integer constant.  */
1666       if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
1667         return false;
1668     }
1669   else
1670     /* The step for pointer arithmetics already is 1 byte.  */
1671     step = size_one_node;
1672
1673   iv_base = iv->base;
1674   iv_step = iv->step;
1675   if (!convert_affine_scev (dta->ivopts_data->current_loop,
1676                             sizetype, &iv_base, &iv_step, dta->stmt,
1677                             false))
1678     {
1679       /* The index might wrap.  */
1680       return false;
1681     }
1682
1683   step = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype, step, iv_step);
1684   dta->step = fold_build2 (PLUS_EXPR, sizetype, dta->step, step);
1685
1686   return true;
1687 }
1688
1689 /* Records use in index IDX.  Callback for for_each_index.  Ivopts data
1690    object is passed to it in DATA.  */
1691
1692 static bool
1693 idx_record_use (tree base, tree *idx,
1694                 void *vdata)
1695 {
1696   struct ivopts_data *data = (struct ivopts_data *) vdata;
1697   find_interesting_uses_op (data, *idx);
1698   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF || TREE_CODE (base) == ARRAY_RANGE_REF)
1699     {
1700       find_interesting_uses_op (data, array_ref_element_size (base));
1701       find_interesting_uses_op (data, array_ref_low_bound (base));
1702     }
1703   return true;
1704 }
1705
1706 /* If we can prove that TOP = cst * BOT for some constant cst,
1707    store cst to MUL and return true.  Otherwise return false.
1708    The returned value is always sign-extended, regardless of the
1709    signedness of TOP and BOT.  */
1710
1711 static bool
1712 constant_multiple_of (tree top, tree bot, widest_int *mul)
1713 {
1714   tree mby;
1715   enum tree_code code;
1716   unsigned precision = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (top));
1717   widest_int res, p0, p1;
1718
1719   STRIP_NOPS (top);
1720   STRIP_NOPS (bot);
1721
1722   if (operand_equal_p (top, bot, 0))
1723     {
1724       *mul = 1;
1725       return true;
1726     }
1727
1728   code = TREE_CODE (top);
1729   switch (code)
1730     {
1731     case MULT_EXPR:
1732       mby = TREE_OPERAND (top, 1);
1733       if (TREE_CODE (mby) != INTEGER_CST)
1734         return false;
1735
1736       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &res))
1737         return false;
1738
1739       *mul = wi::sext (res * wi::to_widest (mby), precision);
1740       return true;
1741
1742     case PLUS_EXPR:
1743     case MINUS_EXPR:
1744       if (!constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 0), bot, &p0)
1745           || !constant_multiple_of (TREE_OPERAND (top, 1), bot, &p1))
1746         return false;
1747
1748       if (code == MINUS_EXPR)
1749         p1 = -p1;
1750       *mul = wi::sext (p0 + p1, precision);
1751       return true;
1752
1753     case INTEGER_CST:
1754       if (TREE_CODE (bot) != INTEGER_CST)
1755         return false;
1756
1757       p0 = widest_int::from (top, SIGNED);
1758       p1 = widest_int::from (bot, SIGNED);
1759       if (p1 == 0)
1760         return false;
1761       *mul = wi::sext (wi::divmod_trunc (p0, p1, SIGNED, &res), precision);
1762       return res == 0;
1763
1764     default:
1765       return false;
1766     }
1767 }
1768
1769 /* Return true if memory reference REF with step STEP may be unaligned.  */
1770
1771 static bool
1772 may_be_unaligned_p (tree ref, tree step)
1773 {
1774   /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the target,
1775      thus they are not misaligned.  */
1776   if (TREE_CODE (ref) == TARGET_MEM_REF)
1777     return false;
1778
1779   unsigned int align = TYPE_ALIGN (TREE_TYPE (ref));
1780   if (GET_MODE_ALIGNMENT (TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref))) > align)
1781     align = GET_MODE_ALIGNMENT (TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref)));
1782
1783   unsigned HOST_WIDE_INT bitpos;
1784   unsigned int ref_align;
1785   get_object_alignment_1 (ref, &ref_align, &bitpos);
1786   if (ref_align < align
1787       || (bitpos % align) != 0
1788       || (bitpos % BITS_PER_UNIT) != 0)
1789     return true;
1790
1791   unsigned int trailing_zeros = tree_ctz (step);
1792   if (trailing_zeros < HOST_BITS_PER_INT
1793       && (1U << trailing_zeros) * BITS_PER_UNIT < align)
1794     return true;
1795
1796   return false;
1797 }
1798
1799 /* Return true if EXPR may be non-addressable.   */
1800
1801 bool
1802 may_be_nonaddressable_p (tree expr)
1803 {
1804   switch (TREE_CODE (expr))
1805     {
1806     case TARGET_MEM_REF:
1807       /* TARGET_MEM_REFs are translated directly to valid MEMs on the
1808          target, thus they are always addressable.  */
1809       return false;
1810
1811     case COMPONENT_REF:
1812       return DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (expr, 1))
1813              || may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1814
1815     case VIEW_CONVERT_EXPR:
1816       /* This kind of view-conversions may wrap non-addressable objects
1817          and make them look addressable.  After some processing the
1818          non-addressability may be uncovered again, causing ADDR_EXPRs
1819          of inappropriate objects to be built.  */
1820       if (is_gimple_reg (TREE_OPERAND (expr, 0))
1821           || !is_gimple_addressable (TREE_OPERAND (expr, 0)))
1822         return true;
1823
1824       /* ... fall through ... */
1825
1826     case ARRAY_REF:
1827     case ARRAY_RANGE_REF:
1828       return may_be_nonaddressable_p (TREE_OPERAND (expr, 0));
1829
1830     CASE_CONVERT:
1831       return true;
1832
1833     default:
1834       break;
1835     }
1836
1837   return false;
1838 }
1839
1840 /* Finds addresses in *OP_P inside STMT.  */
1841
1842 static void
1843 find_interesting_uses_address (struct ivopts_data *data, gimple stmt, tree *op_p)
1844 {
1845   tree base = *op_p, step = size_zero_node;
1846   struct iv *civ;
1847   struct ifs_ivopts_data ifs_ivopts_data;
1848
1849   /* Do not play with volatile memory references.  A bit too conservative,
1850      perhaps, but safe.  */
1851   if (gimple_has_volatile_ops (stmt))
1852     goto fail;
1853
1854   /* Ignore bitfields for now.  Not really something terribly complicated
1855      to handle.  TODO.  */
1856   if (TREE_CODE (base) == BIT_FIELD_REF)
1857     goto fail;
1858
1859   base = unshare_expr (base);
1860
1861   if (TREE_CODE (base) == TARGET_MEM_REF)
1862     {
1863       tree type = build_pointer_type (TREE_TYPE (base));
1864       tree astep;
1865
1866       if (TMR_BASE (base)
1867           && TREE_CODE (TMR_BASE (base)) == SSA_NAME)
1868         {
1869           civ = get_iv (data, TMR_BASE (base));
1870           if (!civ)
1871             goto fail;
1872
1873           TMR_BASE (base) = civ->base;
1874           step = civ->step;
1875         }
1876       if (TMR_INDEX2 (base)
1877           && TREE_CODE (TMR_INDEX2 (base)) == SSA_NAME)
1878         {
1879           civ = get_iv (data, TMR_INDEX2 (base));
1880           if (!civ)
1881             goto fail;
1882
1883           TMR_INDEX2 (base) = civ->base;
1884           step = civ->step;
1885         }
1886       if (TMR_INDEX (base)
1887           && TREE_CODE (TMR_INDEX (base)) == SSA_NAME)
1888         {
1889           civ = get_iv (data, TMR_INDEX (base));
1890           if (!civ)
1891             goto fail;
1892
1893           TMR_INDEX (base) = civ->base;
1894           astep = civ->step;
1895
1896           if (astep)
1897             {
1898               if (TMR_STEP (base))
1899                 astep = fold_build2 (MULT_EXPR, type, TMR_STEP (base), astep);
1900
1901               step = fold_build2 (PLUS_EXPR, type, step, astep);
1902             }
1903         }
1904
1905       if (integer_zerop (step))
1906         goto fail;
1907       base = tree_mem_ref_addr (type, base);
1908     }
1909   else
1910     {
1911       ifs_ivopts_data.ivopts_data = data;
1912       ifs_ivopts_data.stmt = stmt;
1913       ifs_ivopts_data.step = size_zero_node;
1914       if (!for_each_index (&base, idx_find_step, &ifs_ivopts_data)
1915           || integer_zerop (ifs_ivopts_data.step))
1916         goto fail;
1917       step = ifs_ivopts_data.step;
1918
1919       /* Check that the base expression is addressable.  This needs
1920          to be done after substituting bases of IVs into it.  */
1921       if (may_be_nonaddressable_p (base))
1922         goto fail;
1923
1924       /* Moreover, on strict alignment platforms, check that it is
1925          sufficiently aligned.  */
1926       if (STRICT_ALIGNMENT && may_be_unaligned_p (base, step))
1927         goto fail;
1928
1929       base = build_fold_addr_expr (base);
1930
1931       /* Substituting bases of IVs into the base expression might
1932          have caused folding opportunities.  */
1933       if (TREE_CODE (base) == ADDR_EXPR)
1934         {
1935           tree *ref = &TREE_OPERAND (base, 0);
1936           while (handled_component_p (*ref))
1937             ref = &TREE_OPERAND (*ref, 0);
1938           if (TREE_CODE (*ref) == MEM_REF)
1939             {
1940               tree tem = fold_binary (MEM_REF, TREE_TYPE (*ref),
1941                                       TREE_OPERAND (*ref, 0),
1942                                       TREE_OPERAND (*ref, 1));
1943               if (tem)
1944                 *ref = tem;
1945             }
1946         }
1947     }
1948
1949   civ = alloc_iv (base, step);
1950   record_use (data, op_p, civ, stmt, USE_ADDRESS);
1951   return;
1952
1953 fail:
1954   for_each_index (op_p, idx_record_use, data);
1955 }
1956
1957 /* Finds and records invariants used in STMT.  */
1958
1959 static void
1960 find_invariants_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1961 {
1962   ssa_op_iter iter;
1963   use_operand_p use_p;
1964   tree op;
1965
1966   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
1967     {
1968       op = USE_FROM_PTR (use_p);
1969       record_invariant (data, op, false);
1970     }
1971 }
1972
1973 /* Finds interesting uses of induction variables in the statement STMT.  */
1974
1975 static void
1976 find_interesting_uses_stmt (struct ivopts_data *data, gimple stmt)
1977 {
1978   struct iv *iv;
1979   tree op, *lhs, *rhs;
1980   ssa_op_iter iter;
1981   use_operand_p use_p;
1982   enum tree_code code;
1983
1984   find_invariants_stmt (data, stmt);
1985
1986   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1987     {
1988       find_interesting_uses_cond (data, stmt);
1989       return;
1990     }
1991
1992   if (is_gimple_assign (stmt))
1993     {
1994       lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
1995       rhs = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
1996
1997       if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME)
1998         {
1999           /* If the statement defines an induction variable, the uses are not
2000              interesting by themselves.  */
2001
2002           iv = get_iv (data, *lhs);
2003
2004           if (iv && !integer_zerop (iv->step))
2005             return;
2006         }
2007
2008       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2009       if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS
2010           && (REFERENCE_CLASS_P (*rhs)
2011               || is_gimple_val (*rhs)))
2012         {
2013           if (REFERENCE_CLASS_P (*rhs))
2014             find_interesting_uses_address (data, stmt, rhs);
2015           else
2016             find_interesting_uses_op (data, *rhs);
2017
2018           if (REFERENCE_CLASS_P (*lhs))
2019             find_interesting_uses_address (data, stmt, lhs);
2020           return;
2021         }
2022       else if (TREE_CODE_CLASS (code) == tcc_comparison)
2023         {
2024           find_interesting_uses_cond (data, stmt);
2025           return;
2026         }
2027
2028       /* TODO -- we should also handle address uses of type
2029
2030          memory = call (whatever);
2031
2032          and
2033
2034          call (memory).  */
2035     }
2036
2037   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
2038       && gimple_bb (stmt) == data->current_loop->header)
2039     {
2040       iv = get_iv (data, PHI_RESULT (stmt));
2041
2042       if (iv && !integer_zerop (iv->step))
2043         return;
2044     }
2045
2046   FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (use_p, stmt, iter, SSA_OP_USE)
2047     {
2048       op = USE_FROM_PTR (use_p);
2049
2050       if (TREE_CODE (op) != SSA_NAME)
2051         continue;
2052
2053       iv = get_iv (data, op);
2054       if (!iv)
2055         continue;
2056
2057       find_interesting_uses_op (data, op);
2058     }
2059 }
2060
2061 /* Finds interesting uses of induction variables outside of loops
2062    on loop exit edge EXIT.  */
2063
2064 static void
2065 find_interesting_uses_outside (struct ivopts_data *data, edge exit)
2066 {
2067   gphi *phi;
2068   gphi_iterator psi;
2069   tree def;
2070
2071   for (psi = gsi_start_phis (exit->dest); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
2072     {
2073       phi = psi.phi ();
2074       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, exit);
2075       if (!virtual_operand_p (def))
2076         find_interesting_uses_op (data, def);
2077     }
2078 }
2079
2080 /* Finds uses of the induction variables that are interesting.  */
2081
2082 static void
2083 find_interesting_uses (struct ivopts_data *data)
2084 {
2085   basic_block bb;
2086   gimple_stmt_iterator bsi;
2087   basic_block *body = get_loop_body (data->current_loop);
2088   unsigned i;
2089   struct version_info *info;
2090   edge e;
2091
2092   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2093     fprintf (dump_file, "Uses:\n\n");
2094
2095   for (i = 0; i < data->current_loop->num_nodes; i++)
2096     {
2097       edge_iterator ei;
2098       bb = body[i];
2099
2100       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2101         if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
2102             && !flow_bb_inside_loop_p (data->current_loop, e->dest))
2103           find_interesting_uses_outside (data, e);
2104
2105       for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2106         find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
2107       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2108         if (!is_gimple_debug (gsi_stmt (bsi)))
2109           find_interesting_uses_stmt (data, gsi_stmt (bsi));
2110     }
2111
2112   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2113     {
2114       bitmap_iterator bi;
2115
2116       fprintf (dump_file, "\n");
2117
2118       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
2119         {
2120           info = ver_info (data, i);
2121           if (info->inv_id)
2122             {
2123               fprintf (dump_file, "  ");
2124               print_generic_expr (dump_file, info->name, TDF_SLIM);
2125               fprintf (dump_file, " is invariant (%d)%s\n",
2126                        info->inv_id, info->has_nonlin_use ? "" : ", eliminable");
2127             }
2128         }
2129
2130       fprintf (dump_file, "\n");
2131     }
2132
2133   free (body);
2134 }
2135
2136 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  If INSIDE_ADDR
2137    is true, assume we are inside an address.  If TOP_COMPREF is true, assume
2138    we are at the top-level of the processed address.  */
2139
2140 static tree
2141 strip_offset_1 (tree expr, bool inside_addr, bool top_compref,
2142                 HOST_WIDE_INT *offset)
2143 {
2144   tree op0 = NULL_TREE, op1 = NULL_TREE, tmp, step;
2145   enum tree_code code;
2146   tree type, orig_type = TREE_TYPE (expr);
2147   HOST_WIDE_INT off0, off1, st;
2148   tree orig_expr = expr;
2149
2150   STRIP_NOPS (expr);
2151
2152   type = TREE_TYPE (expr);
2153   code = TREE_CODE (expr);
2154   *offset = 0;
2155
2156   switch (code)
2157     {
2158     case INTEGER_CST:
2159       if (!cst_and_fits_in_hwi (expr)
2160           || integer_zerop (expr))
2161         return orig_expr;
2162
2163       *offset = int_cst_value (expr);
2164       return build_int_cst (orig_type, 0);
2165
2166     case POINTER_PLUS_EXPR:
2167     case PLUS_EXPR:
2168     case MINUS_EXPR:
2169       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2170       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2171
2172       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
2173       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
2174
2175       *offset = (code == MINUS_EXPR ? off0 - off1 : off0 + off1);
2176       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
2177           && op1 == TREE_OPERAND (expr, 1))
2178         return orig_expr;
2179
2180       if (integer_zerop (op1))
2181         expr = op0;
2182       else if (integer_zerop (op0))
2183         {
2184           if (code == MINUS_EXPR)
2185             expr = fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, op1);
2186           else
2187             expr = op1;
2188         }
2189       else
2190         expr = fold_build2 (code, type, op0, op1);
2191
2192       return fold_convert (orig_type, expr);
2193
2194     case MULT_EXPR:
2195       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2196       if (!cst_and_fits_in_hwi (op1))
2197         return orig_expr;
2198
2199       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2200       op0 = strip_offset_1 (op0, false, false, &off0);
2201       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
2202         return orig_expr;
2203
2204       *offset = off0 * int_cst_value (op1);
2205       if (integer_zerop (op0))
2206         expr = op0;
2207       else
2208         expr = fold_build2 (MULT_EXPR, type, op0, op1);
2209
2210       return fold_convert (orig_type, expr);
2211
2212     case ARRAY_REF:
2213     case ARRAY_RANGE_REF:
2214       if (!inside_addr)
2215         return orig_expr;
2216
2217       step = array_ref_element_size (expr);
2218       if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
2219         break;
2220
2221       st = int_cst_value (step);
2222       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
2223       op1 = strip_offset_1 (op1, false, false, &off1);
2224       *offset = off1 * st;
2225
2226       if (top_compref
2227           && integer_zerop (op1))
2228         {
2229           /* Strip the component reference completely.  */
2230           op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2231           op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
2232           *offset += off0;
2233           return op0;
2234         }
2235       break;
2236
2237     case COMPONENT_REF:
2238       {
2239         tree field;
2240
2241         if (!inside_addr)
2242           return orig_expr;
2243
2244         tmp = component_ref_field_offset (expr);
2245         field = TREE_OPERAND (expr, 1);
2246         if (top_compref
2247             && cst_and_fits_in_hwi (tmp)
2248             && cst_and_fits_in_hwi (DECL_FIELD_BIT_OFFSET (field)))
2249           {
2250             HOST_WIDE_INT boffset, abs_off;
2251
2252             /* Strip the component reference completely.  */
2253             op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2254             op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, top_compref, &off0);
2255             boffset = int_cst_value (DECL_FIELD_BIT_OFFSET (field));
2256             abs_off = abs_hwi (boffset) / BITS_PER_UNIT;
2257             if (boffset < 0)
2258               abs_off = -abs_off;
2259
2260             *offset = off0 + int_cst_value (tmp) + abs_off;
2261             return op0;
2262           }
2263       }
2264       break;
2265
2266     case ADDR_EXPR:
2267       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2268       op0 = strip_offset_1 (op0, true, true, &off0);
2269       *offset += off0;
2270
2271       if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0))
2272         return orig_expr;
2273
2274       expr = build_fold_addr_expr (op0);
2275       return fold_convert (orig_type, expr);
2276
2277     case MEM_REF:
2278       /* ???  Offset operand?  */
2279       inside_addr = false;
2280       break;
2281
2282     default:
2283       return orig_expr;
2284     }
2285
2286   /* Default handling of expressions for that we want to recurse into
2287      the first operand.  */
2288   op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
2289   op0 = strip_offset_1 (op0, inside_addr, false, &off0);
2290   *offset += off0;
2291
2292   if (op0 == TREE_OPERAND (expr, 0)
2293       && (!op1 || op1 == TREE_OPERAND (expr, 1)))
2294     return orig_expr;
2295
2296   expr = copy_node (expr);
2297   TREE_OPERAND (expr, 0) = op0;
2298   if (op1)
2299     TREE_OPERAND (expr, 1) = op1;
2300
2301   /* Inside address, we might strip the top level component references,
2302      thus changing type of the expression.  Handling of ADDR_EXPR
2303      will fix that.  */
2304   expr = fold_convert (orig_type, expr);
2305
2306   return expr;
2307 }
2308
2309 /* Strips constant offsets from EXPR and stores them to OFFSET.  */
2310
2311 static tree
2312 strip_offset (tree expr, unsigned HOST_WIDE_INT *offset)
2313 {
2314   HOST_WIDE_INT off;
2315   tree core = strip_offset_1 (expr, false, false, &off);
2316   *offset = off;
2317   return core;
2318 }
2319
2320 /* Returns variant of TYPE that can be used as base for different uses.
2321    We return unsigned type with the same precision, which avoids problems
2322    with overflows.  */
2323
2324 static tree
2325 generic_type_for (tree type)
2326 {
2327   if (POINTER_TYPE_P (type))
2328     return unsigned_type_for (type);
2329
2330   if (TYPE_UNSIGNED (type))
2331     return type;
2332
2333   return unsigned_type_for (type);
2334 }
2335
2336 /* Records invariants in *EXPR_P.  Callback for walk_tree.  DATA contains
2337    the bitmap to that we should store it.  */
2338
2339 static struct ivopts_data *fd_ivopts_data;
2340 static tree
2341 find_depends (tree *expr_p, int *ws ATTRIBUTE_UNUSED, void *data)
2342 {
2343   bitmap *depends_on = (bitmap *) data;
2344   struct version_info *info;
2345
2346   if (TREE_CODE (*expr_p) != SSA_NAME)
2347     return NULL_TREE;
2348   info = name_info (fd_ivopts_data, *expr_p);
2349
2350   if (!info->inv_id || info->has_nonlin_use)
2351     return NULL_TREE;
2352
2353   if (!*depends_on)
2354     *depends_on = BITMAP_ALLOC (NULL);
2355   bitmap_set_bit (*depends_on, info->inv_id);
2356
2357   return NULL_TREE;
2358 }
2359
2360 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2361    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2362    it.  If both BASE and STEP are NULL, we add a pseudocandidate for the
2363    replacement of the final value of the iv by a direct computation.  */
2364
2365 static struct iv_cand *
2366 add_candidate_1 (struct ivopts_data *data,
2367                  tree base, tree step, bool important, enum iv_position pos,
2368                  struct iv_use *use, gimple incremented_at)
2369 {
2370   unsigned i;
2371   struct iv_cand *cand = NULL;
2372   tree type, orig_type;
2373
2374   /* For non-original variables, make sure their values are computed in a type
2375      that does not invoke undefined behavior on overflows (since in general,
2376      we cannot prove that these induction variables are non-wrapping).  */
2377   if (pos != IP_ORIGINAL)
2378     {
2379       orig_type = TREE_TYPE (base);
2380       type = generic_type_for (orig_type);
2381       if (type != orig_type)
2382         {
2383           base = fold_convert (type, base);
2384           step = fold_convert (type, step);
2385         }
2386     }
2387
2388   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2389     {
2390       cand = iv_cand (data, i);
2391
2392       if (cand->pos != pos)
2393         continue;
2394
2395       if (cand->incremented_at != incremented_at
2396           || ((pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2397               && cand->ainc_use != use))
2398         continue;
2399
2400       if (!cand->iv)
2401         {
2402           if (!base && !step)
2403             break;
2404
2405           continue;
2406         }
2407
2408       if (!base && !step)
2409         continue;
2410
2411       if (operand_equal_p (base, cand->iv->base, 0)
2412           && operand_equal_p (step, cand->iv->step, 0)
2413           && (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (base))
2414               == TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (cand->iv->base))))
2415         break;
2416     }
2417
2418   if (i == n_iv_cands (data))
2419     {
2420       cand = XCNEW (struct iv_cand);
2421       cand->id = i;
2422
2423       if (!base && !step)
2424         cand->iv = NULL;
2425       else
2426         cand->iv = alloc_iv (base, step);
2427
2428       cand->pos = pos;
2429       if (pos != IP_ORIGINAL && cand->iv)
2430         {
2431           cand->var_before = create_tmp_var_raw (TREE_TYPE (base), "ivtmp");
2432           cand->var_after = cand->var_before;
2433         }
2434       cand->important = important;
2435       cand->incremented_at = incremented_at;
2436       data->iv_candidates.safe_push (cand);
2437
2438       if (step
2439           && TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
2440         {
2441           fd_ivopts_data = data;
2442           walk_tree (&step, find_depends, &cand->depends_on, NULL);
2443         }
2444
2445       if (pos == IP_AFTER_USE || pos == IP_BEFORE_USE)
2446         cand->ainc_use = use;
2447       else
2448         cand->ainc_use = NULL;
2449
2450       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2451         dump_cand (dump_file, cand);
2452     }
2453
2454   if (important && !cand->important)
2455     {
2456       cand->important = true;
2457       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2458         fprintf (dump_file, "Candidate %d is important\n", cand->id);
2459     }
2460
2461   if (use)
2462     {
2463       bitmap_set_bit (use->related_cands, i);
2464       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2465         fprintf (dump_file, "Candidate %d is related to use %d\n",
2466                  cand->id, use->id);
2467     }
2468
2469   return cand;
2470 }
2471
2472 /* Returns true if incrementing the induction variable at the end of the LOOP
2473    is allowed.
2474
2475    The purpose is to avoid splitting latch edge with a biv increment, thus
2476    creating a jump, possibly confusing other optimization passes and leaving
2477    less freedom to scheduler.  So we allow IP_END_POS only if IP_NORMAL_POS
2478    is not available (so we do not have a better alternative), or if the latch
2479    edge is already nonempty.  */
2480
2481 static bool
2482 allow_ip_end_pos_p (struct loop *loop)
2483 {
2484   if (!ip_normal_pos (loop))
2485     return true;
2486
2487   if (!empty_block_p (ip_end_pos (loop)))
2488     return true;
2489
2490   return false;
2491 }
2492
2493 /* If possible, adds autoincrement candidates BASE + STEP * i based on use USE.
2494    Important field is set to IMPORTANT.  */
2495
2496 static void
2497 add_autoinc_candidates (struct ivopts_data *data, tree base, tree step,
2498                         bool important, struct iv_use *use)
2499 {
2500   basic_block use_bb = gimple_bb (use->stmt);
2501   machine_mode mem_mode;
2502   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi;
2503
2504   /* If we insert the increment in any position other than the standard
2505      ones, we must ensure that it is incremented once per iteration.
2506      It must not be in an inner nested loop, or one side of an if
2507      statement.  */
2508   if (use_bb->loop_father != data->current_loop
2509       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, data->current_loop->latch, use_bb)
2510       || stmt_could_throw_p (use->stmt)
2511       || !cst_and_fits_in_hwi (step))
2512     return;
2513
2514   cstepi = int_cst_value (step);
2515
2516   mem_mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (*use->op_p));
2517   if (((USE_LOAD_PRE_INCREMENT (mem_mode)
2518         || USE_STORE_PRE_INCREMENT (mem_mode))
2519        && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2520       || ((USE_LOAD_PRE_DECREMENT (mem_mode)
2521            || USE_STORE_PRE_DECREMENT (mem_mode))
2522           && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2523     {
2524       enum tree_code code = MINUS_EXPR;
2525       tree new_base;
2526       tree new_step = step;
2527
2528       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (base)))
2529         {
2530           new_step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, TREE_TYPE (step), step);
2531           code = POINTER_PLUS_EXPR;
2532         }
2533       else
2534         new_step = fold_convert (TREE_TYPE (base), new_step);
2535       new_base = fold_build2 (code, TREE_TYPE (base), base, new_step);
2536       add_candidate_1 (data, new_base, step, important, IP_BEFORE_USE, use,
2537                        use->stmt);
2538     }
2539   if (((USE_LOAD_POST_INCREMENT (mem_mode)
2540         || USE_STORE_POST_INCREMENT (mem_mode))
2541        && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == cstepi)
2542       || ((USE_LOAD_POST_DECREMENT (mem_mode)
2543            || USE_STORE_POST_DECREMENT (mem_mode))
2544           && GET_MODE_SIZE (mem_mode) == -cstepi))
2545     {
2546       add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_AFTER_USE, use,
2547                        use->stmt);
2548     }
2549 }
2550
2551 /* Adds a candidate BASE + STEP * i.  Important field is set to IMPORTANT and
2552    position to POS.  If USE is not NULL, the candidate is set as related to
2553    it.  The candidate computation is scheduled on all available positions.  */
2554
2555 static void
2556 add_candidate (struct ivopts_data *data,
2557                tree base, tree step, bool important, struct iv_use *use)
2558 {
2559   if (ip_normal_pos (data->current_loop))
2560     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_NORMAL, use, NULL);
2561   if (ip_end_pos (data->current_loop)
2562       && allow_ip_end_pos_p (data->current_loop))
2563     add_candidate_1 (data, base, step, important, IP_END, use, NULL);
2564
2565   if (use != NULL && use->type == USE_ADDRESS)
2566     add_autoinc_candidates (data, base, step, important, use);
2567 }
2568
2569 /* Adds standard iv candidates.  */
2570
2571 static void
2572 add_standard_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
2573 {
2574   add_candidate (data, integer_zero_node, integer_one_node, true, NULL);
2575
2576   /* The same for a double-integer type if it is still fast enough.  */
2577   if (TYPE_PRECISION
2578         (long_integer_type_node) > TYPE_PRECISION (integer_type_node)
2579       && TYPE_PRECISION (long_integer_type_node) <= BITS_PER_WORD)
2580     add_candidate (data, build_int_cst (long_integer_type_node, 0),
2581                    build_int_cst (long_integer_type_node, 1), true, NULL);
2582
2583   /* The same for a double-integer type if it is still fast enough.  */
2584   if (TYPE_PRECISION
2585         (long_long_integer_type_node) > TYPE_PRECISION (long_integer_type_node)
2586       && TYPE_PRECISION (long_long_integer_type_node) <= BITS_PER_WORD)
2587     add_candidate (data, build_int_cst (long_long_integer_type_node, 0),
2588                    build_int_cst (long_long_integer_type_node, 1), true, NULL);
2589 }
2590
2591
2592 /* Adds candidates bases on the old induction variable IV.  */
2593
2594 static void
2595 add_old_iv_candidates (struct ivopts_data *data, struct iv *iv)
2596 {
2597   gimple phi;
2598   tree def;
2599   struct iv_cand *cand;
2600
2601   add_candidate (data, iv->base, iv->step, true, NULL);
2602
2603   /* The same, but with initial value zero.  */
2604   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (iv->base)))
2605     add_candidate (data, size_int (0), iv->step, true, NULL);
2606   else
2607     add_candidate (data, build_int_cst (TREE_TYPE (iv->base), 0),
2608                    iv->step, true, NULL);
2609
2610   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (iv->ssa_name);
2611   if (gimple_code (phi) == GIMPLE_PHI)
2612     {
2613       /* Additionally record the possibility of leaving the original iv
2614          untouched.  */
2615       def = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (data->current_loop));
2616       /* Don't add candidate if it's from another PHI node because
2617          it's an affine iv appearing in the form of PEELED_CHREC.  */
2618       phi = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
2619       if (gimple_code (phi) != GIMPLE_PHI)
2620         {
2621           cand = add_candidate_1 (data,
2622                                   iv->base, iv->step, true, IP_ORIGINAL, NULL,
2623                                   SSA_NAME_DEF_STMT (def));
2624           cand->var_before = iv->ssa_name;
2625           cand->var_after = def;
2626         }
2627       else
2628         gcc_assert (gimple_bb (phi) == data->current_loop->header);
2629     }
2630 }
2631
2632 /* Adds candidates based on the old induction variables.  */
2633
2634 static void
2635 add_old_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2636 {
2637   unsigned i;
2638   struct iv *iv;
2639   bitmap_iterator bi;
2640
2641   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
2642     {
2643       iv = ver_info (data, i)->iv;
2644       if (iv && iv->biv_p && !integer_zerop (iv->step))
2645         add_old_iv_candidates (data, iv);
2646     }
2647 }
2648
2649 /* Adds candidates based on the value of the induction variable IV and USE.  */
2650
2651 static void
2652 add_iv_value_candidates (struct ivopts_data *data,
2653                          struct iv *iv, struct iv_use *use)
2654 {
2655   unsigned HOST_WIDE_INT offset;
2656   tree base;
2657   tree basetype;
2658
2659   add_candidate (data, iv->base, iv->step, false, use);
2660
2661   /* The same, but with initial value zero.  Make such variable important,
2662      since it is generic enough so that possibly many uses may be based
2663      on it.  */
2664   basetype = TREE_TYPE (iv->base);
2665   if (POINTER_TYPE_P (basetype))
2666     basetype = sizetype;
2667   add_candidate (data, build_int_cst (basetype, 0),
2668                  iv->step, true, use);
2669
2670   /* Third, try removing the constant offset.  Make sure to even
2671      add a candidate for &a[0] vs. (T *)&a.  */
2672   base = strip_offset (iv->base, &offset);
2673   if (offset
2674       || base != iv->base)
2675     add_candidate (data, base, iv->step, false, use);
2676 }
2677
2678 /* Adds candidates based on the uses.  */
2679
2680 static void
2681 add_derived_ivs_candidates (struct ivopts_data *data)
2682 {
2683   unsigned i;
2684
2685   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2686     {
2687       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2688
2689       if (!use)
2690         continue;
2691
2692       switch (use->type)
2693         {
2694         case USE_NONLINEAR_EXPR:
2695         case USE_COMPARE:
2696         case USE_ADDRESS:
2697           /* Just add the ivs based on the value of the iv used here.  */
2698           add_iv_value_candidates (data, use->iv, use);
2699           break;
2700
2701         default:
2702           gcc_unreachable ();
2703         }
2704     }
2705 }
2706
2707 /* Record important candidates and add them to related_cands bitmaps
2708    if needed.  */
2709
2710 static void
2711 record_important_candidates (struct ivopts_data *data)
2712 {
2713   unsigned i;
2714   struct iv_use *use;
2715
2716   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
2717     {
2718       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
2719
2720       if (cand->important)
2721         bitmap_set_bit (data->important_candidates, i);
2722     }
2723
2724   data->consider_all_candidates = (n_iv_cands (data)
2725                                    <= CONSIDER_ALL_CANDIDATES_BOUND);
2726
2727   if (data->consider_all_candidates)
2728     {
2729       /* We will not need "related_cands" bitmaps in this case,
2730          so release them to decrease peak memory consumption.  */
2731       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2732         {
2733           use = iv_use (data, i);
2734           BITMAP_FREE (use->related_cands);
2735         }
2736     }
2737   else
2738     {
2739       /* Add important candidates to the related_cands bitmaps.  */
2740       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2741         bitmap_ior_into (iv_use (data, i)->related_cands,
2742                          data->important_candidates);
2743     }
2744 }
2745
2746 /* Allocates the data structure mapping the (use, candidate) pairs to costs.
2747    If consider_all_candidates is true, we use a two-dimensional array, otherwise
2748    we allocate a simple list to every use.  */
2749
2750 static void
2751 alloc_use_cost_map (struct ivopts_data *data)
2752 {
2753   unsigned i, size, s;
2754
2755   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
2756     {
2757       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
2758
2759       if (data->consider_all_candidates)
2760         size = n_iv_cands (data);
2761       else
2762         {
2763           s = bitmap_count_bits (use->related_cands);
2764
2765           /* Round up to the power of two, so that moduling by it is fast.  */
2766           size = s ? (1 << ceil_log2 (s)) : 1;
2767         }
2768
2769       use->n_map_members = size;
2770       use->cost_map = XCNEWVEC (struct cost_pair, size);
2771     }
2772 }
2773
2774 /* Returns description of computation cost of expression whose runtime
2775    cost is RUNTIME and complexity corresponds to COMPLEXITY.  */
2776
2777 static comp_cost
2778 new_cost (unsigned runtime, unsigned complexity)
2779 {
2780   comp_cost cost;
2781
2782   cost.cost = runtime;
2783   cost.complexity = complexity;
2784
2785   return cost;
2786 }
2787
2788 /* Adds costs COST1 and COST2.  */
2789
2790 static comp_cost
2791 add_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2792 {
2793   cost1.cost += cost2.cost;
2794   cost1.complexity += cost2.complexity;
2795
2796   return cost1;
2797 }
2798 /* Subtracts costs COST1 and COST2.  */
2799
2800 static comp_cost
2801 sub_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2802 {
2803   cost1.cost -= cost2.cost;
2804   cost1.complexity -= cost2.complexity;
2805
2806   return cost1;
2807 }
2808
2809 /* Returns a negative number if COST1 < COST2, a positive number if
2810    COST1 > COST2, and 0 if COST1 = COST2.  */
2811
2812 static int
2813 compare_costs (comp_cost cost1, comp_cost cost2)
2814 {
2815   if (cost1.cost == cost2.cost)
2816     return cost1.complexity - cost2.complexity;
2817
2818   return cost1.cost - cost2.cost;
2819 }
2820
2821 /* Returns true if COST is infinite.  */
2822
2823 static bool
2824 infinite_cost_p (comp_cost cost)
2825 {
2826   return cost.cost == INFTY;
2827 }
2828
2829 /* Sets cost of (USE, CANDIDATE) pair to COST and record that it depends
2830    on invariants DEPENDS_ON and that the value used in expressing it
2831    is VALUE, and in case of iv elimination the comparison operator is COMP.  */
2832
2833 static void
2834 set_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
2835                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
2836                  comp_cost cost, bitmap depends_on, tree value,
2837                  enum tree_code comp, int inv_expr_id)
2838 {
2839   unsigned i, s;
2840
2841   if (infinite_cost_p (cost))
2842     {
2843       BITMAP_FREE (depends_on);
2844       return;
2845     }
2846
2847   if (data->consider_all_candidates)
2848     {
2849       use->cost_map[cand->id].cand = cand;
2850       use->cost_map[cand->id].cost = cost;
2851       use->cost_map[cand->id].depends_on = depends_on;
2852       use->cost_map[cand->id].value = value;
2853       use->cost_map[cand->id].comp = comp;
2854       use->cost_map[cand->id].inv_expr_id = inv_expr_id;
2855       return;
2856     }
2857
2858   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2859   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2860   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2861     if (!use->cost_map[i].cand)
2862       goto found;
2863   for (i = 0; i < s; i++)
2864     if (!use->cost_map[i].cand)
2865       goto found;
2866
2867   gcc_unreachable ();
2868
2869 found:
2870   use->cost_map[i].cand = cand;
2871   use->cost_map[i].cost = cost;
2872   use->cost_map[i].depends_on = depends_on;
2873   use->cost_map[i].value = value;
2874   use->cost_map[i].comp = comp;
2875   use->cost_map[i].inv_expr_id = inv_expr_id;
2876 }
2877
2878 /* Gets cost of (USE, CANDIDATE) pair.  */
2879
2880 static struct cost_pair *
2881 get_use_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
2882                  struct iv_cand *cand)
2883 {
2884   unsigned i, s;
2885   struct cost_pair *ret;
2886
2887   if (!cand)
2888     return NULL;
2889
2890   if (data->consider_all_candidates)
2891     {
2892       ret = use->cost_map + cand->id;
2893       if (!ret->cand)
2894         return NULL;
2895
2896       return ret;
2897     }
2898
2899   /* n_map_members is a power of two, so this computes modulo.  */
2900   s = cand->id & (use->n_map_members - 1);
2901   for (i = s; i < use->n_map_members; i++)
2902     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2903       return use->cost_map + i;
2904     else if (use->cost_map[i].cand == NULL)
2905       return NULL;
2906   for (i = 0; i < s; i++)
2907     if (use->cost_map[i].cand == cand)
2908       return use->cost_map + i;
2909     else if (use->cost_map[i].cand == NULL)
2910       return NULL;
2911
2912   return NULL;
2913 }
2914
2915 /* Produce DECL_RTL for object obj so it looks like it is stored in memory.  */
2916 static rtx
2917 produce_memory_decl_rtl (tree obj, int *regno)
2918 {
2919   addr_space_t as = TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (obj));
2920   machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
2921   rtx x;
2922
2923   gcc_assert (obj);
2924   if (TREE_STATIC (obj) || DECL_EXTERNAL (obj))
2925     {
2926       const char *name = IDENTIFIER_POINTER (DECL_ASSEMBLER_NAME (obj));
2927       x = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, name);
2928       SET_SYMBOL_REF_DECL (x, obj);
2929       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2930       set_mem_addr_space (x, as);
2931       targetm.encode_section_info (obj, x, true);
2932     }
2933   else
2934     {
2935       x = gen_raw_REG (address_mode, (*regno)++);
2936       x = gen_rtx_MEM (DECL_MODE (obj), x);
2937       set_mem_addr_space (x, as);
2938     }
2939
2940   return x;
2941 }
2942
2943 /* Prepares decl_rtl for variables referred in *EXPR_P.  Callback for
2944    walk_tree.  DATA contains the actual fake register number.  */
2945
2946 static tree
2947 prepare_decl_rtl (tree *expr_p, int *ws, void *data)
2948 {
2949   tree obj = NULL_TREE;
2950   rtx x = NULL_RTX;
2951   int *regno = (int *) data;
2952
2953   switch (TREE_CODE (*expr_p))
2954     {
2955     case ADDR_EXPR:
2956       for (expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0);
2957            handled_component_p (*expr_p);
2958            expr_p = &TREE_OPERAND (*expr_p, 0))
2959         continue;
2960       obj = *expr_p;
2961       if (DECL_P (obj) && HAS_RTL_P (obj) && !DECL_RTL_SET_P (obj))
2962         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2963       break;
2964
2965     case SSA_NAME:
2966       *ws = 0;
2967       obj = SSA_NAME_VAR (*expr_p);
2968       /* Defer handling of anonymous SSA_NAMEs to the expander.  */
2969       if (!obj)
2970         return NULL_TREE;
2971       if (!DECL_RTL_SET_P (obj))
2972         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2973       break;
2974
2975     case VAR_DECL:
2976     case PARM_DECL:
2977     case RESULT_DECL:
2978       *ws = 0;
2979       obj = *expr_p;
2980
2981       if (DECL_RTL_SET_P (obj))
2982         break;
2983
2984       if (DECL_MODE (obj) == BLKmode)
2985         x = produce_memory_decl_rtl (obj, regno);
2986       else
2987         x = gen_raw_REG (DECL_MODE (obj), (*regno)++);
2988
2989       break;
2990
2991     default:
2992       break;
2993     }
2994
2995   if (x)
2996     {
2997       decl_rtl_to_reset.safe_push (obj);
2998       SET_DECL_RTL (obj, x);
2999     }
3000
3001   return NULL_TREE;
3002 }
3003
3004 /* Determines cost of the computation of EXPR.  */
3005
3006 static unsigned
3007 computation_cost (tree expr, bool speed)
3008 {
3009   rtx_insn *seq;
3010   rtx rslt;
3011   tree type = TREE_TYPE (expr);
3012   unsigned cost;
3013   /* Avoid using hard regs in ways which may be unsupported.  */
3014   int regno = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1;
3015   struct cgraph_node *node = cgraph_node::get (current_function_decl);
3016   enum node_frequency real_frequency = node->frequency;
3017
3018   node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
3019   crtl->maybe_hot_insn_p = speed;
3020   walk_tree (&expr, prepare_decl_rtl, &regno, NULL);
3021   start_sequence ();
3022   rslt = expand_expr (expr, NULL_RTX, TYPE_MODE (type), EXPAND_NORMAL);
3023   seq = get_insns ();
3024   end_sequence ();
3025   default_rtl_profile ();
3026   node->frequency = real_frequency;
3027
3028   cost = seq_cost (seq, speed);
3029   if (MEM_P (rslt))
3030     cost += address_cost (XEXP (rslt, 0), TYPE_MODE (type),
3031                           TYPE_ADDR_SPACE (type), speed);
3032   else if (!REG_P (rslt))
3033     cost += set_src_cost (rslt, speed);
3034
3035   return cost;
3036 }
3037
3038 /* Returns variable containing the value of candidate CAND at statement AT.  */
3039
3040 static tree
3041 var_at_stmt (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple stmt)
3042 {
3043   if (stmt_after_increment (loop, cand, stmt))
3044     return cand->var_after;
3045   else
3046     return cand->var_before;
3047 }
3048
3049 /* If A is (TYPE) BA and B is (TYPE) BB, and the types of BA and BB have the
3050    same precision that is at least as wide as the precision of TYPE, stores
3051    BA to A and BB to B, and returns the type of BA.  Otherwise, returns the
3052    type of A and B.  */
3053
3054 static tree
3055 determine_common_wider_type (tree *a, tree *b)
3056 {
3057   tree wider_type = NULL;
3058   tree suba, subb;
3059   tree atype = TREE_TYPE (*a);
3060
3061   if (CONVERT_EXPR_P (*a))
3062     {
3063       suba = TREE_OPERAND (*a, 0);
3064       wider_type = TREE_TYPE (suba);
3065       if (TYPE_PRECISION (wider_type) < TYPE_PRECISION (atype))
3066         return atype;
3067     }
3068   else
3069     return atype;
3070
3071   if (CONVERT_EXPR_P (*b))
3072     {
3073       subb = TREE_OPERAND (*b, 0);
3074       if (TYPE_PRECISION (wider_type) != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (subb)))
3075         return atype;
3076     }
3077   else
3078     return atype;
3079
3080   *a = suba;
3081   *b = subb;
3082   return wider_type;
3083 }
3084
3085 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3086    CAND at statement AT in LOOP.  The expression is stored in a decomposed
3087    form into AFF.  Returns false if USE cannot be expressed using CAND.  */
3088
3089 static bool
3090 get_computation_aff (struct loop *loop,
3091                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at,
3092                      struct aff_tree *aff)
3093 {
3094   tree ubase = use->iv->base;
3095   tree ustep = use->iv->step;
3096   tree cbase = cand->iv->base;
3097   tree cstep = cand->iv->step, cstep_common;
3098   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype = TREE_TYPE (cbase);
3099   tree common_type, var;
3100   tree uutype;
3101   aff_tree cbase_aff, var_aff;
3102   widest_int rat;
3103
3104   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
3105     {
3106       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
3107       return false;
3108     }
3109
3110   var = var_at_stmt (loop, cand, at);
3111   uutype = unsigned_type_for (utype);
3112
3113   /* If the conversion is not noop, perform it.  */
3114   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
3115     {
3116       cstep = fold_convert (uutype, cstep);
3117       cbase = fold_convert (uutype, cbase);
3118       var = fold_convert (uutype, var);
3119     }
3120
3121   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
3122     return false;
3123
3124   /* In case both UBASE and CBASE are shortened to UUTYPE from some common
3125      type, we achieve better folding by computing their difference in this
3126      wider type, and cast the result to UUTYPE.  We do not need to worry about
3127      overflows, as all the arithmetics will in the end be performed in UUTYPE
3128      anyway.  */
3129   common_type = determine_common_wider_type (&ubase, &cbase);
3130
3131   /* use = ubase - ratio * cbase + ratio * var.  */
3132   tree_to_aff_combination (ubase, common_type, aff);
3133   tree_to_aff_combination (cbase, common_type, &cbase_aff);
3134   tree_to_aff_combination (var, uutype, &var_aff);
3135
3136   /* We need to shift the value if we are after the increment.  */
3137   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
3138     {
3139       aff_tree cstep_aff;
3140
3141       if (common_type != uutype)
3142         cstep_common = fold_convert (common_type, cstep);
3143       else
3144         cstep_common = cstep;
3145
3146       tree_to_aff_combination (cstep_common, common_type, &cstep_aff);
3147       aff_combination_add (&cbase_aff, &cstep_aff);
3148     }
3149
3150   aff_combination_scale (&cbase_aff, -rat);
3151   aff_combination_add (aff, &cbase_aff);
3152   if (common_type != uutype)
3153     aff_combination_convert (aff, uutype);
3154
3155   aff_combination_scale (&var_aff, rat);
3156   aff_combination_add (aff, &var_aff);
3157
3158   return true;
3159 }
3160
3161 /* Return the type of USE.  */
3162
3163 static tree
3164 get_use_type (struct iv_use *use)
3165 {
3166   tree base_type = TREE_TYPE (use->iv->base);
3167   tree type;
3168
3169   if (use->type == USE_ADDRESS)
3170     {
3171       /* The base_type may be a void pointer.  Create a pointer type based on
3172          the mem_ref instead.  */
3173       type = build_pointer_type (TREE_TYPE (*use->op_p));
3174       gcc_assert (TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (type))
3175                   == TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (base_type)));
3176     }
3177   else
3178     type = base_type;
3179
3180   return type;
3181 }
3182
3183 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3184    CAND at statement AT in LOOP.  The computation is unshared.  */
3185
3186 static tree
3187 get_computation_at (struct loop *loop,
3188                     struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, gimple at)
3189 {
3190   aff_tree aff;
3191   tree type = get_use_type (use);
3192
3193   if (!get_computation_aff (loop, use, cand, at, &aff))
3194     return NULL_TREE;
3195   unshare_aff_combination (&aff);
3196   return fold_convert (type, aff_combination_to_tree (&aff));
3197 }
3198
3199 /* Determines the expression by that USE is expressed from induction variable
3200    CAND in LOOP.  The computation is unshared.  */
3201
3202 static tree
3203 get_computation (struct loop *loop, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
3204 {
3205   return get_computation_at (loop, use, cand, use->stmt);
3206 }
3207
3208 /* Adjust the cost COST for being in loop setup rather than loop body.
3209    If we're optimizing for space, the loop setup overhead is constant;
3210    if we're optimizing for speed, amortize it over the per-iteration cost.  */
3211 static unsigned
3212 adjust_setup_cost (struct ivopts_data *data, unsigned cost)
3213 {
3214   if (cost == INFTY)
3215     return cost;
3216   else if (optimize_loop_for_speed_p (data->current_loop))
3217     return cost / avg_loop_niter (data->current_loop);
3218   else
3219     return cost;
3220 }
3221
3222 /* Returns true if multiplying by RATIO is allowed in an address.  Test the
3223    validity for a memory reference accessing memory of mode MODE in
3224    address space AS.  */
3225
3226
3227 bool
3228 multiplier_allowed_in_address_p (HOST_WIDE_INT ratio, machine_mode mode,
3229                                  addr_space_t as)
3230 {
3231 #define MAX_RATIO 128
3232   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mode;
3233   static vec<sbitmap> valid_mult_list;
3234   sbitmap valid_mult;
3235
3236   if (data_index >= valid_mult_list.length ())
3237     valid_mult_list.safe_grow_cleared (data_index + 1);
3238
3239   valid_mult = valid_mult_list[data_index];
3240   if (!valid_mult)
3241     {
3242       machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3243       rtx reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3244       rtx reg2 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2);
3245       rtx addr, scaled;
3246       HOST_WIDE_INT i;
3247
3248       valid_mult = sbitmap_alloc (2 * MAX_RATIO + 1);
3249       bitmap_clear (valid_mult);
3250       scaled = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3251       addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, scaled, reg2);
3252       for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3253         {
3254           XEXP (scaled, 1) = gen_int_mode (i, address_mode);
3255           if (memory_address_addr_space_p (mode, addr, as)
3256               || memory_address_addr_space_p (mode, scaled, as))
3257             bitmap_set_bit (valid_mult, i + MAX_RATIO);
3258         }
3259
3260       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3261         {
3262           fprintf (dump_file, "  allowed multipliers:");
3263           for (i = -MAX_RATIO; i <= MAX_RATIO; i++)
3264             if (bitmap_bit_p (valid_mult, i + MAX_RATIO))
3265               fprintf (dump_file, " %d", (int) i);
3266           fprintf (dump_file, "\n");
3267           fprintf (dump_file, "\n");
3268         }
3269
3270       valid_mult_list[data_index] = valid_mult;
3271     }
3272
3273   if (ratio > MAX_RATIO || ratio < -MAX_RATIO)
3274     return false;
3275
3276   return bitmap_bit_p (valid_mult, ratio + MAX_RATIO);
3277 }
3278
3279 /* Returns cost of address in shape symbol + var + OFFSET + RATIO * index.
3280    If SYMBOL_PRESENT is false, symbol is omitted.  If VAR_PRESENT is false,
3281    variable is omitted.  Compute the cost for a memory reference that accesses
3282    a memory location of mode MEM_MODE in address space AS.
3283
3284    MAY_AUTOINC is set to true if the autoincrement (increasing index by
3285    size of MEM_MODE / RATIO) is available.  To make this determination, we
3286    look at the size of the increment to be made, which is given in CSTEP.
3287    CSTEP may be zero if the step is unknown.
3288    STMT_AFTER_INC is true iff the statement we're looking at is after the
3289    increment of the original biv.
3290
3291    TODO -- there must be some better way.  This all is quite crude.  */
3292
3293 enum ainc_type
3294 {
3295   AINC_PRE_INC,         /* Pre increment.  */
3296   AINC_PRE_DEC,         /* Pre decrement.  */
3297   AINC_POST_INC,        /* Post increment.  */
3298   AINC_POST_DEC,        /* Post decrement.  */
3299   AINC_NONE             /* Also the number of auto increment types.  */
3300 };
3301
3302 typedef struct address_cost_data_s
3303 {
3304   HOST_WIDE_INT min_offset, max_offset;
3305   unsigned costs[2][2][2][2];
3306   unsigned ainc_costs[AINC_NONE];
3307 } *address_cost_data;
3308
3309
3310 static comp_cost
3311 get_address_cost (bool symbol_present, bool var_present,
3312                   unsigned HOST_WIDE_INT offset, HOST_WIDE_INT ratio,
3313                   HOST_WIDE_INT cstep, machine_mode mem_mode,
3314                   addr_space_t as, bool speed,
3315                   bool stmt_after_inc, bool *may_autoinc)
3316 {
3317   machine_mode address_mode = targetm.addr_space.address_mode (as);
3318   static vec<address_cost_data> address_cost_data_list;
3319   unsigned int data_index = (int) as * MAX_MACHINE_MODE + (int) mem_mode;
3320   address_cost_data data;
3321   static bool has_preinc[MAX_MACHINE_MODE], has_postinc[MAX_MACHINE_MODE];
3322   static bool has_predec[MAX_MACHINE_MODE], has_postdec[MAX_MACHINE_MODE];
3323   unsigned cost, acost, complexity;
3324   enum ainc_type autoinc_type;
3325   bool offset_p, ratio_p, autoinc;
3326   HOST_WIDE_INT s_offset, autoinc_offset, msize;
3327   unsigned HOST_WIDE_INT mask;
3328   unsigned bits;
3329
3330   if (data_index >= address_cost_data_list.length ())
3331     address_cost_data_list.safe_grow_cleared (data_index + 1);
3332
3333   data = address_cost_data_list[data_index];
3334   if (!data)
3335     {
3336       HOST_WIDE_INT i;
3337       HOST_WIDE_INT rat, off = 0;
3338       int old_cse_not_expected, width;
3339       unsigned sym_p, var_p, off_p, rat_p, add_c;
3340       rtx_insn *seq;
3341       rtx addr, base;
3342       rtx reg0, reg1;
3343
3344       data = (address_cost_data) xcalloc (1, sizeof (*data));
3345
3346       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3347
3348       width = GET_MODE_BITSIZE (address_mode) - 1;
3349       if (width > (HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1))
3350         width = HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1;
3351       addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, reg1, NULL_RTX);
3352
3353       for (i = width; i >= 0; i--)
3354         {
3355           off = -((unsigned HOST_WIDE_INT) 1 << i);
3356           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (off, address_mode);
3357           if (memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3358             break;
3359         }
3360       data->min_offset = (i == -1? 0 : off);
3361
3362       for (i = width; i >= 0; i--)
3363         {
3364           off = ((unsigned HOST_WIDE_INT) 1 << i) - 1;
3365           XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (off, address_mode);
3366           if (memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3367             break;
3368           /* For some strict-alignment targets, the offset must be naturally
3369              aligned.  Try an aligned offset if mem_mode is not QImode.  */
3370           off = mem_mode != QImode
3371                 ? ((unsigned HOST_WIDE_INT) 1 << i)
3372                     - GET_MODE_SIZE (mem_mode)
3373                 : 0;
3374           if (off > 0)
3375             {
3376               XEXP (addr, 1) = gen_int_mode (off, address_mode);
3377               if (memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as))
3378                 break;
3379             }
3380         }
3381       if (i == -1)
3382         off = 0;
3383       data->max_offset = off;
3384
3385       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3386         {
3387           fprintf (dump_file, "get_address_cost:\n");
3388           fprintf (dump_file, "  min offset %s " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n",
3389                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3390                    data->min_offset);
3391           fprintf (dump_file, "  max offset %s " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n",
3392                    GET_MODE_NAME (mem_mode),
3393                    data->max_offset);
3394         }
3395
3396       rat = 1;
3397       for (i = 2; i <= MAX_RATIO; i++)
3398         if (multiplier_allowed_in_address_p (i, mem_mode, as))
3399           {
3400             rat = i;
3401             break;
3402           }
3403
3404       /* Compute the cost of various addressing modes.  */
3405       acost = 0;
3406       reg0 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1);
3407       reg1 = gen_raw_REG (address_mode, LAST_VIRTUAL_REGISTER + 2);
3408
3409       if (USE_LOAD_PRE_DECREMENT (mem_mode)
3410           || USE_STORE_PRE_DECREMENT (mem_mode))
3411         {
3412           addr = gen_rtx_PRE_DEC (address_mode, reg0);
3413           has_predec[mem_mode]
3414             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3415
3416           if (has_predec[mem_mode])
3417             data->ainc_costs[AINC_PRE_DEC]
3418               = address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3419         }
3420       if (USE_LOAD_POST_DECREMENT (mem_mode)
3421           || USE_STORE_POST_DECREMENT (mem_mode))
3422         {
3423           addr = gen_rtx_POST_DEC (address_mode, reg0);
3424           has_postdec[mem_mode]
3425             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3426
3427           if (has_postdec[mem_mode])
3428             data->ainc_costs[AINC_POST_DEC]
3429               = address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3430         }
3431       if (USE_LOAD_PRE_INCREMENT (mem_mode)
3432           || USE_STORE_PRE_DECREMENT (mem_mode))
3433         {
3434           addr = gen_rtx_PRE_INC (address_mode, reg0);
3435           has_preinc[mem_mode]
3436             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3437
3438           if (has_preinc[mem_mode])
3439             data->ainc_costs[AINC_PRE_INC]
3440               = address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3441         }
3442       if (USE_LOAD_POST_INCREMENT (mem_mode)
3443           || USE_STORE_POST_INCREMENT (mem_mode))
3444         {
3445           addr = gen_rtx_POST_INC (address_mode, reg0);
3446           has_postinc[mem_mode]
3447             = memory_address_addr_space_p (mem_mode, addr, as);
3448
3449           if (has_postinc[mem_mode])
3450             data->ainc_costs[AINC_POST_INC]
3451               = address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3452         }
3453       for (i = 0; i < 16; i++)
3454         {
3455           sym_p = i & 1;
3456           var_p = (i >> 1) & 1;
3457           off_p = (i >> 2) & 1;
3458           rat_p = (i >> 3) & 1;
3459
3460           addr = reg0;
3461           if (rat_p)
3462             addr = gen_rtx_fmt_ee (MULT, address_mode, addr,
3463                                    gen_int_mode (rat, address_mode));
3464
3465           if (var_p)
3466             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, reg1);
3467
3468           if (sym_p)
3469             {
3470               base = gen_rtx_SYMBOL_REF (address_mode, ggc_strdup (""));
3471               /* ??? We can run into trouble with some backends by presenting
3472                  it with symbols which haven't been properly passed through
3473                  targetm.encode_section_info.  By setting the local bit, we
3474                  enhance the probability of things working.  */
3475               SYMBOL_REF_FLAGS (base) = SYMBOL_FLAG_LOCAL;
3476
3477               if (off_p)
3478                 base = gen_rtx_fmt_e (CONST, address_mode,
3479                                       gen_rtx_fmt_ee
3480                                         (PLUS, address_mode, base,
3481                                          gen_int_mode (off, address_mode)));
3482             }
3483           else if (off_p)
3484             base = gen_int_mode (off, address_mode);
3485           else
3486             base = NULL_RTX;
3487
3488           if (base)
3489             addr = gen_rtx_fmt_ee (PLUS, address_mode, addr, base);
3490
3491           start_sequence ();
3492           /* To avoid splitting addressing modes, pretend that no cse will
3493              follow.  */
3494           old_cse_not_expected = cse_not_expected;
3495           cse_not_expected = true;
3496           addr = memory_address_addr_space (mem_mode, addr, as);
3497           cse_not_expected = old_cse_not_expected;
3498           seq = get_insns ();
3499           end_sequence ();
3500
3501           acost = seq_cost (seq, speed);
3502           acost += address_cost (addr, mem_mode, as, speed);
3503
3504           if (!acost)
3505             acost = 1;
3506           data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3507         }
3508
3509       /* On some targets, it is quite expensive to load symbol to a register,
3510          which makes addresses that contain symbols look much more expensive.
3511          However, the symbol will have to be loaded in any case before the
3512          loop (and quite likely we have it in register already), so it does not
3513          make much sense to penalize them too heavily.  So make some final
3514          tweaks for the SYMBOL_PRESENT modes:
3515
3516          If VAR_PRESENT is false, and the mode obtained by changing symbol to
3517          var is cheaper, use this mode with small penalty.
3518          If VAR_PRESENT is true, try whether the mode with
3519          SYMBOL_PRESENT = false is cheaper even with cost of addition, and
3520          if this is the case, use it.  */
3521       add_c = add_cost (speed, address_mode);
3522       for (i = 0; i < 8; i++)
3523         {
3524           var_p = i & 1;
3525           off_p = (i >> 1) & 1;
3526           rat_p = (i >> 2) & 1;
3527
3528           acost = data->costs[0][1][off_p][rat_p] + 1;
3529           if (var_p)
3530             acost += add_c;
3531
3532           if (acost < data->costs[1][var_p][off_p][rat_p])
3533             data->costs[1][var_p][off_p][rat_p] = acost;
3534         }
3535
3536       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3537         {
3538           fprintf (dump_file, "Address costs:\n");
3539
3540           for (i = 0; i < 16; i++)
3541             {
3542               sym_p = i & 1;
3543               var_p = (i >> 1) & 1;
3544               off_p = (i >> 2) & 1;
3545               rat_p = (i >> 3) & 1;
3546
3547               fprintf (dump_file, "  ");
3548               if (sym_p)
3549                 fprintf (dump_file, "sym + ");
3550               if (var_p)
3551                 fprintf (dump_file, "var + ");
3552               if (off_p)
3553                 fprintf (dump_file, "cst + ");
3554               if (rat_p)
3555                 fprintf (dump_file, "rat * ");
3556
3557               acost = data->costs[sym_p][var_p][off_p][rat_p];
3558               fprintf (dump_file, "index costs %d\n", acost);
3559             }
3560           if (has_predec[mem_mode] || has_postdec[mem_mode]
3561               || has_preinc[mem_mode] || has_postinc[mem_mode])
3562             fprintf (dump_file, "  May include autoinc/dec\n");
3563           fprintf (dump_file, "\n");
3564         }
3565
3566       address_cost_data_list[data_index] = data;
3567     }
3568
3569   bits = GET_MODE_BITSIZE (address_mode);
3570   mask = ~(~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0 << (bits - 1) << 1);
3571   offset &= mask;
3572   if ((offset >> (bits - 1) & 1))
3573     offset |= ~mask;
3574   s_offset = offset;
3575
3576   autoinc = false;
3577   autoinc_type = AINC_NONE;
3578   msize = GET_MODE_SIZE (mem_mode);
3579   autoinc_offset = offset;
3580   if (stmt_after_inc)
3581     autoinc_offset += ratio * cstep;
3582   if (symbol_present || var_present || ratio != 1)
3583     autoinc = false;
3584   else
3585     {
3586       if (has_postinc[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3587           && msize == cstep)
3588         autoinc_type = AINC_POST_INC;
3589       else if (has_postdec[mem_mode] && autoinc_offset == 0
3590                && msize == -cstep)
3591         autoinc_type = AINC_POST_DEC;
3592       else if (has_preinc[mem_mode] && autoinc_offset == msize
3593                && msize == cstep)
3594         autoinc_type = AINC_PRE_INC;
3595       else if (has_predec[mem_mode] && autoinc_offset == -msize
3596                && msize == -cstep)
3597         autoinc_type = AINC_PRE_DEC;
3598
3599       if (autoinc_type != AINC_NONE)
3600         autoinc = true;
3601     }
3602
3603   cost = 0;
3604   offset_p = (s_offset != 0
3605               && data->min_offset <= s_offset
3606               && s_offset <= data->max_offset);
3607   ratio_p = (ratio != 1
3608              && multiplier_allowed_in_address_p (ratio, mem_mode, as));
3609
3610   if (ratio != 1 && !ratio_p)
3611     cost += mult_by_coeff_cost (ratio, address_mode, speed);
3612
3613   if (s_offset && !offset_p && !symbol_present)
3614     cost += add_cost (speed, address_mode);
3615
3616   if (may_autoinc)
3617     *may_autoinc = autoinc;
3618   if (autoinc)
3619     acost = data->ainc_costs[autoinc_type];
3620   else
3621     acost = data->costs[symbol_present][var_present][offset_p][ratio_p];
3622   complexity = (symbol_present != 0) + (var_present != 0) + offset_p + ratio_p;
3623   return new_cost (cost + acost, complexity);
3624 }
3625
3626  /* Calculate the SPEED or size cost of shiftadd EXPR in MODE.  MULT is the
3627     the EXPR operand holding the shift.  COST0 and COST1 are the costs for
3628     calculating the operands of EXPR.  Returns true if successful, and returns
3629     the cost in COST.  */
3630
3631 static bool
3632 get_shiftadd_cost (tree expr, machine_mode mode, comp_cost cost0,
3633                    comp_cost cost1, tree mult, bool speed, comp_cost *cost)
3634 {
3635   comp_cost res;
3636   tree op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3637   tree cst = TREE_OPERAND (mult, 1);
3638   tree multop = TREE_OPERAND (mult, 0);
3639   int m = exact_log2 (int_cst_value (cst));
3640   int maxm = MIN (BITS_PER_WORD, GET_MODE_BITSIZE (mode));
3641   int as_cost, sa_cost;
3642   bool mult_in_op1;
3643
3644   if (!(m >= 0 && m < maxm))
3645     return false;
3646
3647   mult_in_op1 = operand_equal_p (op1, mult, 0);
3648
3649   as_cost = add_cost (speed, mode) + shift_cost (speed, mode, m);
3650
3651   /* If the target has a cheap shift-and-add or shift-and-sub instruction,
3652      use that in preference to a shift insn followed by an add insn.  */
3653   sa_cost = (TREE_CODE (expr) != MINUS_EXPR
3654              ? shiftadd_cost (speed, mode, m)
3655              : (mult_in_op1
3656                 ? shiftsub1_cost (speed, mode, m)
3657                 : shiftsub0_cost (speed, mode, m)));
3658
3659   res = new_cost (MIN (as_cost, sa_cost), 0);
3660   res = add_costs (res, mult_in_op1 ? cost0 : cost1);
3661
3662   STRIP_NOPS (multop);
3663   if (!is_gimple_val (multop))
3664     res = add_costs (res, force_expr_to_var_cost (multop, speed));
3665
3666   *cost = res;
3667   return true;
3668 }
3669
3670 /* Estimates cost of forcing expression EXPR into a variable.  */
3671
3672 static comp_cost
3673 force_expr_to_var_cost (tree expr, bool speed)
3674 {
3675   static bool costs_initialized = false;
3676   static unsigned integer_cost [2];
3677   static unsigned symbol_cost [2];
3678   static unsigned address_cost [2];
3679   tree op0, op1;
3680   comp_cost cost0, cost1, cost;
3681   machine_mode mode;
3682
3683   if (!costs_initialized)
3684     {
3685       tree type = build_pointer_type (integer_type_node);
3686       tree var, addr;
3687       rtx x;
3688       int i;
3689
3690       var = create_tmp_var_raw (integer_type_node, "test_var");
3691       TREE_STATIC (var) = 1;
3692       x = produce_memory_decl_rtl (var, NULL);
3693       SET_DECL_RTL (var, x);
3694
3695       addr = build1 (ADDR_EXPR, type, var);
3696
3697
3698       for (i = 0; i < 2; i++)
3699         {
3700           integer_cost[i] = computation_cost (build_int_cst (integer_type_node,
3701                                                              2000), i);
3702
3703           symbol_cost[i] = computation_cost (addr, i) + 1;
3704
3705           address_cost[i]
3706             = computation_cost (fold_build_pointer_plus_hwi (addr, 2000), i) + 1;
3707           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3708             {
3709               fprintf (dump_file, "force_expr_to_var_cost %s costs:\n", i ? "speed" : "size");
3710               fprintf (dump_file, "  integer %d\n", (int) integer_cost[i]);
3711               fprintf (dump_file, "  symbol %d\n", (int) symbol_cost[i]);
3712               fprintf (dump_file, "  address %d\n", (int) address_cost[i]);
3713               fprintf (dump_file, "  other %d\n", (int) target_spill_cost[i]);
3714               fprintf (dump_file, "\n");
3715             }
3716         }
3717
3718       costs_initialized = true;
3719     }
3720
3721   STRIP_NOPS (expr);
3722
3723   if (SSA_VAR_P (expr))
3724     return no_cost;
3725
3726   if (is_gimple_min_invariant (expr))
3727     {
3728       if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
3729         return new_cost (integer_cost [speed], 0);
3730
3731       if (TREE_CODE (expr) == ADDR_EXPR)
3732         {
3733           tree obj = TREE_OPERAND (expr, 0);
3734
3735           if (TREE_CODE (obj) == VAR_DECL
3736               || TREE_CODE (obj) == PARM_DECL
3737               || TREE_CODE (obj) == RESULT_DECL)
3738             return new_cost (symbol_cost [speed], 0);
3739         }
3740
3741       return new_cost (address_cost [speed], 0);
3742     }
3743
3744   switch (TREE_CODE (expr))
3745     {
3746     case POINTER_PLUS_EXPR:
3747     case PLUS_EXPR:
3748     case MINUS_EXPR:
3749     case MULT_EXPR:
3750       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3751       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
3752       STRIP_NOPS (op0);
3753       STRIP_NOPS (op1);
3754       break;
3755
3756     CASE_CONVERT:
3757     case NEGATE_EXPR:
3758       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
3759       STRIP_NOPS (op0);
3760       op1 = NULL_TREE;
3761       break;
3762
3763     default:
3764       /* Just an arbitrary value, FIXME.  */
3765       return new_cost (target_spill_cost[speed], 0);
3766     }
3767
3768   if (op0 == NULL_TREE
3769       || TREE_CODE (op0) == SSA_NAME || CONSTANT_CLASS_P (op0))
3770     cost0 = no_cost;
3771   else
3772     cost0 = force_expr_to_var_cost (op0, speed);
3773
3774   if (op1 == NULL_TREE
3775       || TREE_CODE (op1) == SSA_NAME || CONSTANT_CLASS_P (op1))
3776     cost1 = no_cost;
3777   else
3778     cost1 = force_expr_to_var_cost (op1, speed);
3779
3780   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (expr));
3781   switch (TREE_CODE (expr))
3782     {
3783     case POINTER_PLUS_EXPR:
3784     case PLUS_EXPR:
3785     case MINUS_EXPR:
3786     case NEGATE_EXPR:
3787       cost = new_cost (add_cost (speed, mode), 0);
3788       if (TREE_CODE (expr) != NEGATE_EXPR)
3789         {
3790           tree mult = NULL_TREE;
3791           comp_cost sa_cost;
3792           if (TREE_CODE (op1) == MULT_EXPR)
3793             mult = op1;
3794           else if (TREE_CODE (op0) == MULT_EXPR)
3795             mult = op0;
3796
3797           if (mult != NULL_TREE
3798               && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (mult, 1))
3799               && get_shiftadd_cost (expr, mode, cost0, cost1, mult,
3800                                     speed, &sa_cost))
3801             return sa_cost;
3802         }
3803       break;
3804
3805     CASE_CONVERT:
3806       {
3807         tree inner_mode, outer_mode;
3808         outer_mode = TREE_TYPE (expr);
3809         inner_mode = TREE_TYPE (op0);
3810         cost = new_cost (convert_cost (TYPE_MODE (outer_mode),
3811                                        TYPE_MODE (inner_mode), speed), 0);
3812       }
3813       break;
3814
3815     case MULT_EXPR:
3816       if (cst_and_fits_in_hwi (op0))
3817         cost = new_cost (mult_by_coeff_cost (int_cst_value (op0),
3818                                              mode, speed), 0);
3819       else if (cst_and_fits_in_hwi (op1))
3820         cost = new_cost (mult_by_coeff_cost (int_cst_value (op1),
3821                                              mode, speed), 0);
3822       else
3823         return new_cost (target_spill_cost [speed], 0);
3824       break;
3825
3826     default:
3827       gcc_unreachable ();
3828     }
3829
3830   cost = add_costs (cost, cost0);
3831   cost = add_costs (cost, cost1);
3832
3833   /* Bound the cost by target_spill_cost.  The parts of complicated
3834      computations often are either loop invariant or at least can
3835      be shared between several iv uses, so letting this grow without
3836      limits would not give reasonable results.  */
3837   if (cost.cost > (int) target_spill_cost [speed])
3838     cost.cost = target_spill_cost [speed];
3839
3840   return cost;
3841 }
3842
3843 /* Estimates cost of forcing EXPR into a variable.  DEPENDS_ON is a set of the
3844    invariants the computation depends on.  */
3845
3846 static comp_cost
3847 force_var_cost (struct ivopts_data *data,
3848                 tree expr, bitmap *depends_on)
3849 {
3850   if (depends_on)
3851     {
3852       fd_ivopts_data = data;
3853       walk_tree (&expr, find_depends, depends_on, NULL);
3854     }
3855
3856   return force_expr_to_var_cost (expr, data->speed);
3857 }
3858
3859 /* Estimates cost of expressing address ADDR  as var + symbol + offset.  The
3860    value of offset is added to OFFSET, SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set
3861    to false if the corresponding part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the
3862    invariants the computation depends on.  */
3863
3864 static comp_cost
3865 split_address_cost (struct ivopts_data *data,
3866                     tree addr, bool *symbol_present, bool *var_present,
3867                     unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3868 {
3869   tree core;
3870   HOST_WIDE_INT bitsize;
3871   HOST_WIDE_INT bitpos;
3872   tree toffset;
3873   machine_mode mode;
3874   int unsignedp, volatilep;
3875
3876   core = get_inner_reference (addr, &bitsize, &bitpos, &toffset, &mode,
3877                               &unsignedp, &volatilep, false);
3878
3879   if (toffset != 0
3880       || bitpos % BITS_PER_UNIT != 0
3881       || TREE_CODE (core) != VAR_DECL)
3882     {
3883       *symbol_present = false;
3884       *var_present = true;
3885       fd_ivopts_data = data;
3886       walk_tree (&addr, find_depends, depends_on, NULL);
3887       return new_cost (target_spill_cost[data->speed], 0);
3888     }
3889
3890   *offset += bitpos / BITS_PER_UNIT;
3891   if (TREE_STATIC (core)
3892       || DECL_EXTERNAL (core))
3893     {
3894       *symbol_present = true;
3895       *var_present = false;
3896       return no_cost;
3897     }
3898
3899   *symbol_present = false;
3900   *var_present = true;
3901   return no_cost;
3902 }
3903
3904 /* Estimates cost of expressing difference of addresses E1 - E2 as
3905    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3906    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3907    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3908    depends on.  */
3909
3910 static comp_cost
3911 ptr_difference_cost (struct ivopts_data *data,
3912                      tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3913                      unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3914 {
3915   HOST_WIDE_INT diff = 0;
3916   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3917   tree type;
3918
3919   gcc_assert (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR);
3920
3921   if (ptr_difference_const (e1, e2, &diff))
3922     {
3923       *offset += diff;
3924       *symbol_present = false;
3925       *var_present = false;
3926       return no_cost;
3927     }
3928
3929   if (integer_zerop (e2))
3930     return split_address_cost (data, TREE_OPERAND (e1, 0),
3931                                symbol_present, var_present, offset, depends_on);
3932
3933   *symbol_present = false;
3934   *var_present = true;
3935
3936   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3937   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3938   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3939   aff_combination_scale (&aff_e2, -1);
3940   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3941
3942   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3943 }
3944
3945 /* Estimates cost of expressing difference E1 - E2 as
3946    var + symbol + offset.  The value of offset is added to OFFSET,
3947    SYMBOL_PRESENT and VAR_PRESENT are set to false if the corresponding
3948    part is missing.  DEPENDS_ON is a set of the invariants the computation
3949    depends on.  */
3950
3951 static comp_cost
3952 difference_cost (struct ivopts_data *data,
3953                  tree e1, tree e2, bool *symbol_present, bool *var_present,
3954                  unsigned HOST_WIDE_INT *offset, bitmap *depends_on)
3955 {
3956   machine_mode mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (e1));
3957   unsigned HOST_WIDE_INT off1, off2;
3958   aff_tree aff_e1, aff_e2;
3959   tree type;
3960
3961   e1 = strip_offset (e1, &off1);
3962   e2 = strip_offset (e2, &off2);
3963   *offset += off1 - off2;
3964
3965   STRIP_NOPS (e1);
3966   STRIP_NOPS (e2);
3967
3968   if (TREE_CODE (e1) == ADDR_EXPR)
3969     return ptr_difference_cost (data, e1, e2, symbol_present, var_present,
3970                                 offset, depends_on);
3971   *symbol_present = false;
3972
3973   if (operand_equal_p (e1, e2, 0))
3974     {
3975       *var_present = false;
3976       return no_cost;
3977     }
3978
3979   *var_present = true;
3980
3981   if (integer_zerop (e2))
3982     return force_var_cost (data, e1, depends_on);
3983
3984   if (integer_zerop (e1))
3985     {
3986       comp_cost cost = force_var_cost (data, e2, depends_on);
3987       cost.cost += mult_by_coeff_cost (-1, mode, data->speed);
3988       return cost;
3989     }
3990
3991   type = signed_type_for (TREE_TYPE (e1));
3992   tree_to_aff_combination (e1, type, &aff_e1);
3993   tree_to_aff_combination (e2, type, &aff_e2);
3994   aff_combination_scale (&aff_e2, -1);
3995   aff_combination_add (&aff_e1, &aff_e2);
3996
3997   return force_var_cost (data, aff_combination_to_tree (&aff_e1), depends_on);
3998 }
3999
4000 /* Returns true if AFF1 and AFF2 are identical.  */
4001
4002 static bool
4003 compare_aff_trees (aff_tree *aff1, aff_tree *aff2)
4004 {
4005   unsigned i;
4006
4007   if (aff1->n != aff2->n)
4008     return false;
4009
4010   for (i = 0; i < aff1->n; i++)
4011     {
4012       if (aff1->elts[i].coef != aff2->elts[i].coef)
4013         return false;
4014
4015       if (!operand_equal_p (aff1->elts[i].val, aff2->elts[i].val, 0))
4016         return false;
4017     }
4018   return true;
4019 }
4020
4021 /* Stores EXPR in DATA->inv_expr_tab, and assigns it an inv_expr_id.  */
4022
4023 static int
4024 get_expr_id (struct ivopts_data *data, tree expr)
4025 {
4026   struct iv_inv_expr_ent ent;
4027   struct iv_inv_expr_ent **slot;
4028
4029   ent.expr = expr;
4030   ent.hash = iterative_hash_expr (expr, 0);
4031   slot = data->inv_expr_tab->find_slot (&ent, INSERT);
4032   if (*slot)
4033     return (*slot)->id;
4034
4035   *slot = XNEW (struct iv_inv_expr_ent);
4036   (*slot)->expr = expr;
4037   (*slot)->hash = ent.hash;
4038   (*slot)->id = data->inv_expr_id++;
4039   return (*slot)->id;
4040 }
4041
4042 /* Returns the pseudo expr id if expression UBASE - RATIO * CBASE
4043    requires a new compiler generated temporary.  Returns -1 otherwise.
4044    ADDRESS_P is a flag indicating if the expression is for address
4045    computation.  */
4046
4047 static int
4048 get_loop_invariant_expr_id (struct ivopts_data *data, tree ubase,
4049                             tree cbase, HOST_WIDE_INT ratio,
4050                             bool address_p)
4051 {
4052   aff_tree ubase_aff, cbase_aff;
4053   tree expr, ub, cb;
4054
4055   STRIP_NOPS (ubase);
4056   STRIP_NOPS (cbase);
4057   ub = ubase;
4058   cb = cbase;
4059
4060   if ((TREE_CODE (ubase) == INTEGER_CST)
4061       && (TREE_CODE (cbase) == INTEGER_CST))
4062     return -1;
4063
4064   /* Strips the constant part. */
4065   if (TREE_CODE (ubase) == PLUS_EXPR
4066       || TREE_CODE (ubase) == MINUS_EXPR
4067       || TREE_CODE (ubase) == POINTER_PLUS_EXPR)
4068     {
4069       if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (ubase, 1)) == INTEGER_CST)
4070         ubase = TREE_OPERAND (ubase, 0);
4071     }
4072
4073   /* Strips the constant part. */
4074   if (TREE_CODE (cbase) == PLUS_EXPR
4075       || TREE_CODE (cbase) == MINUS_EXPR
4076       || TREE_CODE (cbase) == POINTER_PLUS_EXPR)
4077     {
4078       if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (cbase, 1)) == INTEGER_CST)
4079         cbase = TREE_OPERAND (cbase, 0);
4080     }
4081
4082   if (address_p)
4083     {
4084       if (((TREE_CODE (ubase) == SSA_NAME)
4085            || (TREE_CODE (ubase) == ADDR_EXPR
4086                && is_gimple_min_invariant (ubase)))
4087           && (TREE_CODE (cbase) == INTEGER_CST))
4088         return -1;
4089
4090       if (((TREE_CODE (cbase) == SSA_NAME)
4091            || (TREE_CODE (cbase) == ADDR_EXPR
4092                && is_gimple_min_invariant (cbase)))
4093           && (TREE_CODE (ubase) == INTEGER_CST))
4094         return -1;
4095     }
4096
4097   if (ratio == 1)
4098     {
4099       if (operand_equal_p (ubase, cbase, 0))
4100         return -1;
4101
4102       if (TREE_CODE (ubase) == ADDR_EXPR
4103           && TREE_CODE (cbase) == ADDR_EXPR)
4104         {
4105           tree usym, csym;
4106
4107           usym = TREE_OPERAND (ubase, 0);
4108           csym = TREE_OPERAND (cbase, 0);
4109           if (TREE_CODE (usym) == ARRAY_REF)
4110             {
4111               tree ind = TREE_OPERAND (usym, 1);
4112               if (TREE_CODE (ind) == INTEGER_CST
4113                   && tree_fits_shwi_p (ind)
4114                   && tree_to_shwi (ind) == 0)
4115                 usym = TREE_OPERAND (usym, 0);
4116             }
4117           if (TREE_CODE (csym) == ARRAY_REF)
4118             {
4119               tree ind = TREE_OPERAND (csym, 1);
4120               if (TREE_CODE (ind) == INTEGER_CST
4121                   && tree_fits_shwi_p (ind)
4122                   && tree_to_shwi (ind) == 0)
4123                 csym = TREE_OPERAND (csym, 0);
4124             }
4125           if (operand_equal_p (usym, csym, 0))
4126             return -1;
4127         }
4128       /* Now do more complex comparison  */
4129       tree_to_aff_combination (ubase, TREE_TYPE (ubase), &ubase_aff);
4130       tree_to_aff_combination (cbase, TREE_TYPE (cbase), &cbase_aff);
4131       if (compare_aff_trees (&ubase_aff, &cbase_aff))
4132         return -1;
4133     }
4134
4135   tree_to_aff_combination (ub, TREE_TYPE (ub), &ubase_aff);
4136   tree_to_aff_combination (cb, TREE_TYPE (cb), &cbase_aff);
4137
4138   aff_combination_scale (&cbase_aff, -1 * ratio);
4139   aff_combination_add (&ubase_aff, &cbase_aff);
4140   expr = aff_combination_to_tree (&ubase_aff);
4141   return get_expr_id (data, expr);
4142 }
4143
4144
4145
4146 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
4147    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
4148    to create an address from it, otherwise we want to get it into
4149    register.  A set of invariants we depend on is stored in
4150    DEPENDS_ON.  AT is the statement at that the value is computed.
4151    If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether autoinc
4152    addressing is likely.  */
4153
4154 static comp_cost
4155 get_computation_cost_at (struct ivopts_data *data,
4156                          struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
4157                          bool address_p, bitmap *depends_on, gimple at,
4158                          bool *can_autoinc,
4159                          int *inv_expr_id)
4160 {
4161   tree ubase = use->iv->base, ustep = use->iv->step;
4162   tree cbase, cstep;
4163   tree utype = TREE_TYPE (ubase), ctype;
4164   unsigned HOST_WIDE_INT cstepi, offset = 0;
4165   HOST_WIDE_INT ratio, aratio;
4166   bool var_present, symbol_present, stmt_is_after_inc;
4167   comp_cost cost;
4168   widest_int rat;
4169   bool speed = optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (at));
4170   machine_mode mem_mode = (address_p
4171                                 ? TYPE_MODE (TREE_TYPE (*use->op_p))
4172                                 : VOIDmode);
4173
4174   *depends_on = NULL;
4175
4176   /* Only consider real candidates.  */
4177   if (!cand->iv)
4178     return infinite_cost;
4179
4180   cbase = cand->iv->base;
4181   cstep = cand->iv->step;
4182   ctype = TREE_TYPE (cbase);
4183
4184   if (TYPE_PRECISION (utype) > TYPE_PRECISION (ctype))
4185     {
4186       /* We do not have a precision to express the values of use.  */
4187       return infinite_cost;
4188     }
4189
4190   if (address_p
4191       || (use->iv->base_object
4192           && cand->iv->base_object
4193           && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (use->iv->base_object))
4194           && POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (cand->iv->base_object))))
4195     {
4196       /* Do not try to express address of an object with computation based
4197          on address of a different object.  This may cause problems in rtl
4198          level alias analysis (that does not expect this to be happening,
4199          as this is illegal in C), and would be unlikely to be useful
4200          anyway.  */
4201       if (use->iv->base_object
4202           && cand->iv->base_object
4203           && !operand_equal_p (use->iv->base_object, cand->iv->base_object, 0))
4204         return infinite_cost;
4205     }
4206
4207   if (TYPE_PRECISION (utype) < TYPE_PRECISION (ctype))
4208     {
4209       /* TODO -- add direct handling of this case.  */
4210       goto fallback;
4211     }
4212
4213   /* CSTEPI is removed from the offset in case statement is after the
4214      increment.  If the step is not constant, we use zero instead.
4215      This is a bit imprecise (there is the extra addition), but
4216      redundancy elimination is likely to transform the code so that
4217      it uses value of the variable before increment anyway,
4218      so it is not that much unrealistic.  */
4219   if (cst_and_fits_in_hwi (cstep))
4220     cstepi = int_cst_value (cstep);
4221   else
4222     cstepi = 0;
4223
4224   if (!constant_multiple_of (ustep, cstep, &rat))
4225     return infinite_cost;
4226
4227   if (wi::fits_shwi_p (rat))
4228     ratio = rat.to_shwi ();
4229   else
4230     return infinite_cost;
4231
4232   STRIP_NOPS (cbase);
4233   ctype = TREE_TYPE (cbase);
4234
4235   stmt_is_after_inc = stmt_after_increment (data->current_loop, cand, at);
4236
4237   /* use = ubase + ratio * (var - cbase).  If either cbase is a constant
4238      or ratio == 1, it is better to handle this like
4239
4240      ubase - ratio * cbase + ratio * var
4241
4242      (also holds in the case ratio == -1, TODO.  */
4243
4244   if (cst_and_fits_in_hwi (cbase))
4245     {
4246       offset = - ratio * (unsigned HOST_WIDE_INT) int_cst_value (cbase);
4247       cost = difference_cost (data,
4248                               ubase, build_int_cst (utype, 0),
4249                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4250                               depends_on);
4251       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4252     }
4253   else if (ratio == 1)
4254     {
4255       tree real_cbase = cbase;
4256
4257       /* Check to see if any adjustment is needed.  */
4258       if (cstepi == 0 && stmt_is_after_inc)
4259         {
4260           aff_tree real_cbase_aff;
4261           aff_tree cstep_aff;
4262
4263           tree_to_aff_combination (cbase, TREE_TYPE (real_cbase),
4264                                    &real_cbase_aff);
4265           tree_to_aff_combination (cstep, TREE_TYPE (cstep), &cstep_aff);
4266
4267           aff_combination_add (&real_cbase_aff, &cstep_aff);
4268           real_cbase = aff_combination_to_tree (&real_cbase_aff);
4269         }
4270
4271       cost = difference_cost (data,
4272                               ubase, real_cbase,
4273                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4274                               depends_on);
4275       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4276     }
4277   else if (address_p
4278            && !POINTER_TYPE_P (ctype)
4279            && multiplier_allowed_in_address_p
4280                 (ratio, mem_mode,
4281                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype))))
4282     {
4283       cbase
4284         = fold_build2 (MULT_EXPR, ctype, cbase, build_int_cst (ctype, ratio));
4285       cost = difference_cost (data,
4286                               ubase, cbase,
4287                               &symbol_present, &var_present, &offset,
4288                               depends_on);
4289       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4290     }
4291   else
4292     {
4293       cost = force_var_cost (data, cbase, depends_on);
4294       cost = add_costs (cost,
4295                         difference_cost (data,
4296                                          ubase, build_int_cst (utype, 0),
4297                                          &symbol_present, &var_present,
4298                                          &offset, depends_on));
4299       cost.cost /= avg_loop_niter (data->current_loop);
4300       cost.cost += add_cost (data->speed, TYPE_MODE (ctype));
4301     }
4302
4303   if (inv_expr_id)
4304     {
4305       *inv_expr_id =
4306           get_loop_invariant_expr_id (data, ubase, cbase, ratio, address_p);
4307       /* Clear depends on.  */
4308       if (*inv_expr_id != -1 && depends_on && *depends_on)
4309         bitmap_clear (*depends_on);
4310     }
4311
4312   /* If we are after the increment, the value of the candidate is higher by
4313      one iteration.  */
4314   if (stmt_is_after_inc)
4315     offset -= ratio * cstepi;
4316
4317   /* Now the computation is in shape symbol + var1 + const + ratio * var2.
4318      (symbol/var1/const parts may be omitted).  If we are looking for an
4319      address, find the cost of addressing this.  */
4320   if (address_p)
4321     return add_costs (cost,
4322                       get_address_cost (symbol_present, var_present,
4323                                         offset, ratio, cstepi,
4324                                         mem_mode,
4325                                         TYPE_ADDR_SPACE (TREE_TYPE (utype)),
4326                                         speed, stmt_is_after_inc,
4327                                         can_autoinc));
4328
4329   /* Otherwise estimate the costs for computing the expression.  */
4330   if (!symbol_present && !var_present && !offset)
4331     {
4332       if (ratio != 1)
4333         cost.cost += mult_by_coeff_cost (ratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
4334       return cost;
4335     }
4336
4337   /* Symbol + offset should be compile-time computable so consider that they
4338       are added once to the variable, if present.  */
4339   if (var_present && (symbol_present || offset))
4340     cost.cost += adjust_setup_cost (data,
4341                                     add_cost (speed, TYPE_MODE (ctype)));
4342
4343   /* Having offset does not affect runtime cost in case it is added to
4344      symbol, but it increases complexity.  */
4345   if (offset)
4346     cost.complexity++;
4347
4348   cost.cost += add_cost (speed, TYPE_MODE (ctype));
4349
4350   aratio = ratio > 0 ? ratio : -ratio;
4351   if (aratio != 1)
4352     cost.cost += mult_by_coeff_cost (aratio, TYPE_MODE (ctype), speed);
4353   return cost;
4354
4355 fallback:
4356   if (can_autoinc)
4357     *can_autoinc = false;
4358
4359   {
4360     /* Just get the expression, expand it and measure the cost.  */
4361     tree comp = get_computation_at (data->current_loop, use, cand, at);
4362
4363     if (!comp)
4364       return infinite_cost;
4365
4366     if (address_p)
4367       comp = build_simple_mem_ref (comp);
4368
4369     return new_cost (computation_cost (comp, speed), 0);
4370   }
4371 }
4372
4373 /* Determines the cost of the computation by that USE is expressed
4374    from induction variable CAND.  If ADDRESS_P is true, we just need
4375    to create an address from it, otherwise we want to get it into
4376    register.  A set of invariants we depend on is stored in
4377    DEPENDS_ON.  If CAN_AUTOINC is nonnull, use it to record whether
4378    autoinc addressing is likely.  */
4379
4380 static comp_cost
4381 get_computation_cost (struct ivopts_data *data,
4382                       struct iv_use *use, struct iv_cand *cand,
4383                       bool address_p, bitmap *depends_on,
4384                       bool *can_autoinc, int *inv_expr_id)
4385 {
4386   return get_computation_cost_at (data,
4387                                   use, cand, address_p, depends_on, use->stmt,
4388                                   can_autoinc, inv_expr_id);
4389 }
4390
4391 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a generic
4392    expression.  */
4393
4394 static bool
4395 determine_use_iv_cost_generic (struct ivopts_data *data,
4396                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4397 {
4398   bitmap depends_on;
4399   comp_cost cost;
4400   int inv_expr_id = -1;
4401
4402   /* The simple case first -- if we need to express value of the preserved
4403      original biv, the cost is 0.  This also prevents us from counting the
4404      cost of increment twice -- once at this use and once in the cost of
4405      the candidate.  */
4406   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
4407       && cand->incremented_at == use->stmt)
4408     {
4409       set_use_iv_cost (data, use, cand, no_cost, NULL, NULL_TREE,
4410                        ERROR_MARK, -1);
4411       return true;
4412     }
4413
4414   cost = get_computation_cost (data, use, cand, false, &depends_on,
4415                                NULL, &inv_expr_id);
4416
4417   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE, ERROR_MARK,
4418                    inv_expr_id);
4419
4420   return !infinite_cost_p (cost);
4421 }
4422
4423 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in an address.  */
4424
4425 static bool
4426 determine_use_iv_cost_address (struct ivopts_data *data,
4427                                struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4428 {
4429   bitmap depends_on;
4430   bool can_autoinc;
4431   int inv_expr_id = -1;
4432   comp_cost cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
4433                                          &can_autoinc, &inv_expr_id);
4434
4435   if (cand->ainc_use == use)
4436     {
4437       if (can_autoinc)
4438         cost.cost -= cand->cost_step;
4439       /* If we generated the candidate solely for exploiting autoincrement
4440          opportunities, and it turns out it can't be used, set the cost to
4441          infinity to make sure we ignore it.  */
4442       else if (cand->pos == IP_AFTER_USE || cand->pos == IP_BEFORE_USE)
4443         cost = infinite_cost;
4444     }
4445   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, NULL_TREE, ERROR_MARK,
4446                    inv_expr_id);
4447
4448   return !infinite_cost_p (cost);
4449 }
4450
4451 /* Computes value of candidate CAND at position AT in iteration NITER, and
4452    stores it to VAL.  */
4453
4454 static void
4455 cand_value_at (struct loop *loop, struct iv_cand *cand, gimple at, tree niter,
4456                aff_tree *val)
4457 {
4458   aff_tree step, delta, nit;
4459   struct iv *iv = cand->iv;
4460   tree type = TREE_TYPE (iv->base);
4461   tree steptype = type;
4462   if (POINTER_TYPE_P (type))
4463     steptype = sizetype;
4464   steptype = unsigned_type_for (type);
4465
4466   tree_to_aff_combination (iv->step, TREE_TYPE (iv->step), &step);
4467   aff_combination_convert (&step, steptype);
4468   tree_to_aff_combination (niter, TREE_TYPE (niter), &nit);
4469   aff_combination_convert (&nit, steptype);
4470   aff_combination_mult (&nit, &step, &delta);
4471   if (stmt_after_increment (loop, cand, at))
4472     aff_combination_add (&delta, &step);
4473
4474   tree_to_aff_combination (iv->base, type, val);
4475   if (!POINTER_TYPE_P (type))
4476     aff_combination_convert (val, steptype);
4477   aff_combination_add (val, &delta);
4478 }
4479
4480 /* Returns period of induction variable iv.  */
4481
4482 static tree
4483 iv_period (struct iv *iv)
4484 {
4485   tree step = iv->step, period, type;
4486   tree pow2div;
4487
4488   gcc_assert (step && TREE_CODE (step) == INTEGER_CST);
4489
4490   type = unsigned_type_for (TREE_TYPE (step));
4491   /* Period of the iv is lcm (step, type_range)/step -1,
4492      i.e., N*type_range/step - 1. Since type range is power
4493      of two, N == (step >> num_of_ending_zeros_binary (step),
4494      so the final result is
4495
4496        (type_range >> num_of_ending_zeros_binary (step)) - 1
4497
4498   */
4499   pow2div = num_ending_zeros (step);
4500
4501   period = build_low_bits_mask (type,
4502                                 (TYPE_PRECISION (type)
4503                                  - tree_to_uhwi (pow2div)));
4504
4505   return period;
4506 }
4507
4508 /* Returns the comparison operator used when eliminating the iv USE.  */
4509
4510 static enum tree_code
4511 iv_elimination_compare (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use)
4512 {
4513   struct loop *loop = data->current_loop;
4514   basic_block ex_bb;
4515   edge exit;
4516
4517   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4518   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4519   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4520     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4521
4522   return (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE ? EQ_EXPR : NE_EXPR);
4523 }
4524
4525 /* Returns true if we can prove that BASE - OFFSET does not overflow.  For now,
4526    we only detect the situation that BASE = SOMETHING + OFFSET, where the
4527    calculation is performed in non-wrapping type.
4528
4529    TODO: More generally, we could test for the situation that
4530          BASE = SOMETHING + OFFSET' and OFFSET is between OFFSET' and zero.
4531          This would require knowing the sign of OFFSET.  */
4532
4533 static bool
4534 difference_cannot_overflow_p (struct ivopts_data *data, tree base, tree offset)
4535 {
4536   enum tree_code code;
4537   tree e1, e2;
4538   aff_tree aff_e1, aff_e2, aff_offset;
4539
4540   if (!nowrap_type_p (TREE_TYPE (base)))
4541     return false;
4542
4543   base = expand_simple_operations (base);
4544
4545   if (TREE_CODE (base) == SSA_NAME)
4546     {
4547       gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (base);
4548
4549       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
4550         return false;
4551
4552       code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
4553       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_BINARY_RHS)
4554         return false;
4555
4556       e1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
4557       e2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
4558     }
4559   else
4560     {
4561       code = TREE_CODE (base);
4562       if (get_gimple_rhs_class (code) != GIMPLE_BINARY_RHS)
4563         return false;
4564       e1 = TREE_OPERAND (base, 0);
4565       e2 = TREE_OPERAND (base, 1);
4566     }
4567
4568   /* Use affine expansion as deeper inspection to prove the equality.  */
4569   tree_to_aff_combination_expand (e2, TREE_TYPE (e2),
4570                                   &aff_e2, &data->name_expansion_cache);
4571   tree_to_aff_combination_expand (offset, TREE_TYPE (offset),
4572                                   &aff_offset, &data->name_expansion_cache);
4573   aff_combination_scale (&aff_offset, -1);
4574   switch (code)
4575     {
4576     case PLUS_EXPR:
4577       aff_combination_add (&aff_e2, &aff_offset);
4578       if (aff_combination_zero_p (&aff_e2))
4579         return true;
4580
4581       tree_to_aff_combination_expand (e1, TREE_TYPE (e1),
4582                                       &aff_e1, &data->name_expansion_cache);
4583       aff_combination_add (&aff_e1, &aff_offset);
4584       return aff_combination_zero_p (&aff_e1);
4585
4586     case POINTER_PLUS_EXPR:
4587       aff_combination_add (&aff_e2, &aff_offset);
4588       return aff_combination_zero_p (&aff_e2);
4589
4590     default:
4591       return false;
4592     }
4593 }
4594
4595 /* Tries to replace loop exit by one formulated in terms of a LT_EXPR
4596    comparison with CAND.  NITER describes the number of iterations of
4597    the loops.  If successful, the comparison in COMP_P is altered accordingly.
4598
4599    We aim to handle the following situation:
4600
4601    sometype *base, *p;
4602    int a, b, i;
4603
4604    i = a;
4605    p = p_0 = base + a;
4606
4607    do
4608      {
4609        bla (*p);
4610        p++;
4611        i++;
4612      }
4613    while (i < b);
4614
4615    Here, the number of iterations of the loop is (a + 1 > b) ? 0 : b - a - 1.
4616    We aim to optimize this to
4617
4618    p = p_0 = base + a;
4619    do
4620      {
4621        bla (*p);
4622        p++;
4623      }
4624    while (p < p_0 - a + b);
4625
4626    This preserves the correctness, since the pointer arithmetics does not
4627    overflow.  More precisely:
4628
4629    1) if a + 1 <= b, then p_0 - a + b is the final value of p, hence there is no
4630       overflow in computing it or the values of p.
4631    2) if a + 1 > b, then we need to verify that the expression p_0 - a does not
4632       overflow.  To prove this, we use the fact that p_0 = base + a.  */
4633
4634 static bool
4635 iv_elimination_compare_lt (struct ivopts_data *data,
4636                            struct iv_cand *cand, enum tree_code *comp_p,
4637                            struct tree_niter_desc *niter)
4638 {
4639   tree cand_type, a, b, mbz, nit_type = TREE_TYPE (niter->niter), offset;
4640   struct aff_tree nit, tmpa, tmpb;
4641   enum tree_code comp;
4642   HOST_WIDE_INT step;
4643
4644   /* We need to know that the candidate induction variable does not overflow.
4645      While more complex analysis may be used to prove this, for now just
4646      check that the variable appears in the original program and that it
4647      is computed in a type that guarantees no overflows.  */
4648   cand_type = TREE_TYPE (cand->iv->base);
4649   if (cand->pos != IP_ORIGINAL || !nowrap_type_p (cand_type))
4650     return false;
4651
4652   /* Make sure that the loop iterates till the loop bound is hit, as otherwise
4653      the calculation of the BOUND could overflow, making the comparison
4654      invalid.  */
4655   if (!data->loop_single_exit_p)
4656     return false;
4657
4658   /* We need to be able to decide whether candidate is increasing or decreasing
4659      in order to choose the right comparison operator.  */
4660   if (!cst_and_fits_in_hwi (cand->iv->step))
4661     return false;
4662   step = int_cst_value (cand->iv->step);
4663
4664   /* Check that the number of iterations matches the expected pattern:
4665      a + 1 > b ? 0 : b - a - 1.  */
4666   mbz = niter->may_be_zero;
4667   if (TREE_CODE (mbz) == GT_EXPR)
4668     {
4669       /* Handle a + 1 > b.  */
4670       tree op0 = TREE_OPERAND (mbz, 0);
4671       if (TREE_CODE (op0) == PLUS_EXPR && integer_onep (TREE_OPERAND (op0, 1)))
4672         {
4673           a = TREE_OPERAND (op0, 0);
4674           b = TREE_OPERAND (mbz, 1);
4675         }
4676       else
4677         return false;
4678     }
4679   else if (TREE_CODE (mbz) == LT_EXPR)
4680     {
4681       tree op1 = TREE_OPERAND (mbz, 1);
4682
4683       /* Handle b < a + 1.  */
4684       if (TREE_CODE (op1) == PLUS_EXPR && integer_onep (TREE_OPERAND (op1, 1)))
4685         {
4686           a = TREE_OPERAND (op1, 0);
4687           b = TREE_OPERAND (mbz, 0);
4688         }
4689       else
4690         return false;
4691     }
4692   else
4693     return false;
4694
4695   /* Expected number of iterations is B - A - 1.  Check that it matches
4696      the actual number, i.e., that B - A - NITER = 1.  */
4697   tree_to_aff_combination (niter->niter, nit_type, &nit);
4698   tree_to_aff_combination (fold_convert (nit_type, a), nit_type, &tmpa);
4699   tree_to_aff_combination (fold_convert (nit_type, b), nit_type, &tmpb);
4700   aff_combination_scale (&nit, -1);
4701   aff_combination_scale (&tmpa, -1);
4702   aff_combination_add (&tmpb, &tmpa);
4703   aff_combination_add (&tmpb, &nit);
4704   if (tmpb.n != 0 || tmpb.offset != 1)
4705     return false;
4706
4707   /* Finally, check that CAND->IV->BASE - CAND->IV->STEP * A does not
4708      overflow.  */
4709   offset = fold_build2 (MULT_EXPR, TREE_TYPE (cand->iv->step),
4710                         cand->iv->step,
4711                         fold_convert (TREE_TYPE (cand->iv->step), a));
4712   if (!difference_cannot_overflow_p (data, cand->iv->base, offset))
4713     return false;
4714
4715   /* Determine the new comparison operator.  */
4716   comp = step < 0 ? GT_EXPR : LT_EXPR;
4717   if (*comp_p == NE_EXPR)
4718     *comp_p = comp;
4719   else if (*comp_p == EQ_EXPR)
4720     *comp_p = invert_tree_comparison (comp, false);
4721   else
4722     gcc_unreachable ();
4723
4724   return true;
4725 }
4726
4727 /* Check whether it is possible to express the condition in USE by comparison
4728    of candidate CAND.  If so, store the value compared with to BOUND, and the
4729    comparison operator to COMP.  */
4730
4731 static bool
4732 may_eliminate_iv (struct ivopts_data *data,
4733                   struct iv_use *use, struct iv_cand *cand, tree *bound,
4734                   enum tree_code *comp)
4735 {
4736   basic_block ex_bb;
4737   edge exit;
4738   tree period;
4739   struct loop *loop = data->current_loop;
4740   aff_tree bnd;
4741   struct tree_niter_desc *desc = NULL;
4742
4743   if (TREE_CODE (cand->iv->step) != INTEGER_CST)
4744     return false;
4745
4746   /* For now works only for exits that dominate the loop latch.
4747      TODO: extend to other conditions inside loop body.  */
4748   ex_bb = gimple_bb (use->stmt);
4749   if (use->stmt != last_stmt (ex_bb)
4750       || gimple_code (use->stmt) != GIMPLE_COND
4751       || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, ex_bb))
4752     return false;
4753
4754   exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 0);
4755   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4756     exit = EDGE_SUCC (ex_bb, 1);
4757   if (flow_bb_inside_loop_p (loop, exit->dest))
4758     return false;
4759
4760   desc = niter_for_exit (data, exit);
4761   if (!desc)
4762     return false;
4763
4764   /* Determine whether we can use the variable to test the exit condition.
4765      This is the case iff the period of the induction variable is greater
4766      than the number of iterations for which the exit condition is true.  */
4767   period = iv_period (cand->iv);
4768
4769   /* If the number of iterations is constant, compare against it directly.  */
4770   if (TREE_CODE (desc->niter) == INTEGER_CST)
4771     {
4772       /* See cand_value_at.  */
4773       if (stmt_after_increment (loop, cand, use->stmt))
4774         {
4775           if (!tree_int_cst_lt (desc->niter, period))
4776             return false;
4777         }
4778       else
4779         {
4780           if (tree_int_cst_lt (period, desc->niter))
4781             return false;
4782         }
4783     }
4784
4785   /* If not, and if this is the only possible exit of the loop, see whether
4786      we can get a conservative estimate on the number of iterations of the
4787      entire loop and compare against that instead.  */
4788   else
4789     {
4790       widest_int period_value, max_niter;
4791
4792       max_niter = desc->max;
4793       if (stmt_after_increment (loop, cand, use->stmt))
4794         max_niter += 1;
4795       period_value = wi::to_widest (period);
4796       if (wi::gtu_p (max_niter, period_value))
4797         {
4798           /* See if we can take advantage of inferred loop bound information.  */
4799           if (data->loop_single_exit_p)
4800             {
4801               if (!max_loop_iterations (loop, &max_niter))
4802                 return false;
4803               /* The loop bound is already adjusted by adding 1.  */
4804               if (wi::gtu_p (max_niter, period_value))
4805                 return false;
4806             }
4807           else
4808             return false;
4809         }
4810     }
4811
4812   cand_value_at (loop, cand, use->stmt, desc->niter, &bnd);
4813
4814   *bound = fold_convert (TREE_TYPE (cand->iv->base),
4815                          aff_combination_to_tree (&bnd));
4816   *comp = iv_elimination_compare (data, use);
4817
4818   /* It is unlikely that computing the number of iterations using division
4819      would be more profitable than keeping the original induction variable.  */
4820   if (expression_expensive_p (*bound))
4821     return false;
4822
4823   /* Sometimes, it is possible to handle the situation that the number of
4824      iterations may be zero unless additional assumtions by using <
4825      instead of != in the exit condition.
4826
4827      TODO: we could also calculate the value MAY_BE_ZERO ? 0 : NITER and
4828            base the exit condition on it.  However, that is often too
4829            expensive.  */
4830   if (!integer_zerop (desc->may_be_zero))
4831     return iv_elimination_compare_lt (data, cand, comp, desc);
4832
4833   return true;
4834 }
4835
4836  /* Calculates the cost of BOUND, if it is a PARM_DECL.  A PARM_DECL must
4837     be copied, if is is used in the loop body and DATA->body_includes_call.  */
4838
4839 static int
4840 parm_decl_cost (struct ivopts_data *data, tree bound)
4841 {
4842   tree sbound = bound;
4843   STRIP_NOPS (sbound);
4844
4845   if (TREE_CODE (sbound) == SSA_NAME
4846       && SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (sbound)
4847       && TREE_CODE (SSA_NAME_VAR (sbound)) == PARM_DECL
4848       && data->body_includes_call)
4849     return COSTS_N_INSNS (1);
4850
4851   return 0;
4852 }
4853
4854 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND in a condition.  */
4855
4856 static bool
4857 determine_use_iv_cost_condition (struct ivopts_data *data,
4858                                  struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4859 {
4860   tree bound = NULL_TREE;
4861   struct iv *cmp_iv;
4862   bitmap depends_on_elim = NULL, depends_on_express = NULL, depends_on;
4863   comp_cost elim_cost, express_cost, cost, bound_cost;
4864   bool ok;
4865   int elim_inv_expr_id = -1, express_inv_expr_id = -1, inv_expr_id;
4866   tree *control_var, *bound_cst;
4867   enum tree_code comp = ERROR_MARK;
4868
4869   /* Only consider real candidates.  */
4870   if (!cand->iv)
4871     {
4872       set_use_iv_cost (data, use, cand, infinite_cost, NULL, NULL_TREE,
4873                        ERROR_MARK, -1);
4874       return false;
4875     }
4876
4877   /* Try iv elimination.  */
4878   if (may_eliminate_iv (data, use, cand, &bound, &comp))
4879     {
4880       elim_cost = force_var_cost (data, bound, &depends_on_elim);
4881       if (elim_cost.cost == 0)
4882         elim_cost.cost = parm_decl_cost (data, bound);
4883       else if (TREE_CODE (bound) == INTEGER_CST)
4884         elim_cost.cost = 0;
4885       /* If we replace a loop condition 'i < n' with 'p < base + n',
4886          depends_on_elim will have 'base' and 'n' set, which implies
4887          that both 'base' and 'n' will be live during the loop.  More likely,
4888          'base + n' will be loop invariant, resulting in only one live value
4889          during the loop.  So in that case we clear depends_on_elim and set
4890         elim_inv_expr_id instead.  */
4891       if (depends_on_elim && bitmap_count_bits (depends_on_elim) > 1)
4892         {
4893           elim_inv_expr_id = get_expr_id (data, bound);
4894           bitmap_clear (depends_on_elim);
4895         }
4896       /* The bound is a loop invariant, so it will be only computed
4897          once.  */
4898       elim_cost.cost = adjust_setup_cost (data, elim_cost.cost);
4899     }
4900   else
4901     elim_cost = infinite_cost;
4902
4903   /* Try expressing the original giv.  If it is compared with an invariant,
4904      note that we cannot get rid of it.  */
4905   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, &control_var, &bound_cst,
4906                               NULL, &cmp_iv);
4907   gcc_assert (ok);
4908
4909   /* When the condition is a comparison of the candidate IV against
4910      zero, prefer this IV.
4911
4912      TODO: The constant that we're subtracting from the cost should
4913      be target-dependent.  This information should be added to the
4914      target costs for each backend.  */
4915   if (!infinite_cost_p (elim_cost) /* Do not try to decrease infinite! */
4916       && integer_zerop (*bound_cst)
4917       && (operand_equal_p (*control_var, cand->var_after, 0)
4918           || operand_equal_p (*control_var, cand->var_before, 0)))
4919     elim_cost.cost -= 1;
4920
4921   express_cost = get_computation_cost (data, use, cand, false,
4922                                        &depends_on_express, NULL,
4923                                        &express_inv_expr_id);
4924   fd_ivopts_data = data;
4925   walk_tree (&cmp_iv->base, find_depends, &depends_on_express, NULL);
4926
4927   /* Count the cost of the original bound as well.  */
4928   bound_cost = force_var_cost (data, *bound_cst, NULL);
4929   if (bound_cost.cost == 0)
4930     bound_cost.cost = parm_decl_cost (data, *bound_cst);
4931   else if (TREE_CODE (*bound_cst) == INTEGER_CST)
4932     bound_cost.cost = 0;
4933   express_cost.cost += bound_cost.cost;
4934
4935   /* Choose the better approach, preferring the eliminated IV. */
4936   if (compare_costs (elim_cost, express_cost) <= 0)
4937     {
4938       cost = elim_cost;
4939       depends_on = depends_on_elim;
4940       depends_on_elim = NULL;
4941       inv_expr_id = elim_inv_expr_id;
4942     }
4943   else
4944     {
4945       cost = express_cost;
4946       depends_on = depends_on_express;
4947       depends_on_express = NULL;
4948       bound = NULL_TREE;
4949       comp = ERROR_MARK;
4950       inv_expr_id = express_inv_expr_id;
4951     }
4952
4953   set_use_iv_cost (data, use, cand, cost, depends_on, bound, comp, inv_expr_id);
4954
4955   if (depends_on_elim)
4956     BITMAP_FREE (depends_on_elim);
4957   if (depends_on_express)
4958     BITMAP_FREE (depends_on_express);
4959
4960   return !infinite_cost_p (cost);
4961 }
4962
4963 /* Determines cost of basing replacement of USE on CAND.  Returns false
4964    if USE cannot be based on CAND.  */
4965
4966 static bool
4967 determine_use_iv_cost (struct ivopts_data *data,
4968                        struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
4969 {
4970   switch (use->type)
4971     {
4972     case USE_NONLINEAR_EXPR:
4973       return determine_use_iv_cost_generic (data, use, cand);
4974
4975     case USE_ADDRESS:
4976       return determine_use_iv_cost_address (data, use, cand);
4977
4978     case USE_COMPARE:
4979       return determine_use_iv_cost_condition (data, use, cand);
4980
4981     default:
4982       gcc_unreachable ();
4983     }
4984 }
4985
4986 /* Return true if get_computation_cost indicates that autoincrement is
4987    a possibility for the pair of USE and CAND, false otherwise.  */
4988
4989 static bool
4990 autoinc_possible_for_pair (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
4991                            struct iv_cand *cand)
4992 {
4993   bitmap depends_on;
4994   bool can_autoinc;
4995   comp_cost cost;
4996
4997   if (use->type != USE_ADDRESS)
4998     return false;
4999
5000   cost = get_computation_cost (data, use, cand, true, &depends_on,
5001                                &can_autoinc, NULL);
5002
5003   BITMAP_FREE (depends_on);
5004
5005   return !infinite_cost_p (cost) && can_autoinc;
5006 }
5007
5008 /* Examine IP_ORIGINAL candidates to see if they are incremented next to a
5009    use that allows autoincrement, and set their AINC_USE if possible.  */
5010
5011 static void
5012 set_autoinc_for_original_candidates (struct ivopts_data *data)
5013 {
5014   unsigned i, j;
5015
5016   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5017     {
5018       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5019       struct iv_use *closest_before = NULL;
5020       struct iv_use *closest_after = NULL;
5021       if (cand->pos != IP_ORIGINAL)
5022         continue;
5023
5024       for (j = 0; j < n_iv_uses (data); j++)
5025         {
5026           struct iv_use *use = iv_use (data, j);
5027           unsigned uid = gimple_uid (use->stmt);
5028
5029           if (gimple_bb (use->stmt) != gimple_bb (cand->incremented_at))
5030             continue;
5031
5032           if (uid < gimple_uid (cand->incremented_at)
5033               && (closest_before == NULL
5034                   || uid > gimple_uid (closest_before->stmt)))
5035             closest_before = use;
5036
5037           if (uid > gimple_uid (cand->incremented_at)
5038               && (closest_after == NULL
5039                   || uid < gimple_uid (closest_after->stmt)))
5040             closest_after = use;
5041         }
5042
5043       if (closest_before != NULL
5044           && autoinc_possible_for_pair (data, closest_before, cand))
5045         cand->ainc_use = closest_before;
5046       else if (closest_after != NULL
5047                && autoinc_possible_for_pair (data, closest_after, cand))
5048         cand->ainc_use = closest_after;
5049     }
5050 }
5051
5052 /* Finds the candidates for the induction variables.  */
5053
5054 static void
5055 find_iv_candidates (struct ivopts_data *data)
5056 {
5057   /* Add commonly used ivs.  */
5058   add_standard_iv_candidates (data);
5059
5060   /* Add old induction variables.  */
5061   add_old_ivs_candidates (data);
5062
5063   /* Add induction variables derived from uses.  */
5064   add_derived_ivs_candidates (data);
5065
5066   set_autoinc_for_original_candidates (data);
5067
5068   /* Record the important candidates.  */
5069   record_important_candidates (data);
5070 }
5071
5072 /* Determines costs of basing the use of the iv on an iv candidate.  */
5073
5074 static void
5075 determine_use_iv_costs (struct ivopts_data *data)
5076 {
5077   unsigned i, j;
5078   struct iv_use *use;
5079   struct iv_cand *cand;
5080   bitmap to_clear = BITMAP_ALLOC (NULL);
5081
5082   alloc_use_cost_map (data);
5083
5084   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5085     {
5086       use = iv_use (data, i);
5087
5088       if (data->consider_all_candidates)
5089         {
5090           for (j = 0; j < n_iv_cands (data); j++)
5091             {
5092               cand = iv_cand (data, j);
5093               determine_use_iv_cost (data, use, cand);
5094             }
5095         }
5096       else
5097         {
5098           bitmap_iterator bi;
5099
5100           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, j, bi)
5101             {
5102               cand = iv_cand (data, j);
5103               if (!determine_use_iv_cost (data, use, cand))
5104                 bitmap_set_bit (to_clear, j);
5105             }
5106
5107           /* Remove the candidates for that the cost is infinite from
5108              the list of related candidates.  */
5109           bitmap_and_compl_into (use->related_cands, to_clear);
5110           bitmap_clear (to_clear);
5111         }
5112     }
5113
5114   BITMAP_FREE (to_clear);
5115
5116   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5117     {
5118       fprintf (dump_file, "Use-candidate costs:\n");
5119
5120       for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5121         {
5122           use = iv_use (data, i);
5123
5124           fprintf (dump_file, "Use %d:\n", i);
5125           fprintf (dump_file, "  cand\tcost\tcompl.\tdepends on\n");
5126           for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
5127             {
5128               if (!use->cost_map[j].cand
5129                   || infinite_cost_p (use->cost_map[j].cost))
5130                 continue;
5131
5132               fprintf (dump_file, "  %d\t%d\t%d\t",
5133                        use->cost_map[j].cand->id,
5134                        use->cost_map[j].cost.cost,
5135                        use->cost_map[j].cost.complexity);
5136               if (use->cost_map[j].depends_on)
5137                 bitmap_print (dump_file,
5138                               use->cost_map[j].depends_on, "","");
5139               if (use->cost_map[j].inv_expr_id != -1)
5140                 fprintf (dump_file, " inv_expr:%d", use->cost_map[j].inv_expr_id);
5141               fprintf (dump_file, "\n");
5142             }
5143
5144           fprintf (dump_file, "\n");
5145         }
5146       fprintf (dump_file, "\n");
5147     }
5148 }
5149
5150 /* Determines cost of the candidate CAND.  */
5151
5152 static void
5153 determine_iv_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
5154 {
5155   comp_cost cost_base;
5156   unsigned cost, cost_step;
5157   tree base;
5158
5159   if (!cand->iv)
5160     {
5161       cand->cost = 0;
5162       return;
5163     }
5164
5165   /* There are two costs associated with the candidate -- its increment
5166      and its initialization.  The second is almost negligible for any loop
5167      that rolls enough, so we take it just very little into account.  */
5168
5169   base = cand->iv->base;
5170   cost_base = force_var_cost (data, base, NULL);
5171   /* It will be exceptional that the iv register happens to be initialized with
5172      the proper value at no cost.  In general, there will at least be a regcopy
5173      or a const set.  */
5174   if (cost_base.cost == 0)
5175     cost_base.cost = COSTS_N_INSNS (1);
5176   cost_step = add_cost (data->speed, TYPE_MODE (TREE_TYPE (base)));
5177
5178   cost = cost_step + adjust_setup_cost (data, cost_base.cost);
5179
5180   /* Prefer the original ivs unless we may gain something by replacing it.
5181      The reason is to make debugging simpler; so this is not relevant for
5182      artificial ivs created by other optimization passes.  */
5183   if (cand->pos != IP_ORIGINAL
5184       || !SSA_NAME_VAR (cand->var_before)
5185       || DECL_ARTIFICIAL (SSA_NAME_VAR (cand->var_before)))
5186     cost++;
5187
5188   /* Prefer not to insert statements into latch unless there are some
5189      already (so that we do not create unnecessary jumps).  */
5190   if (cand->pos == IP_END
5191       && empty_block_p (ip_end_pos (data->current_loop)))
5192     cost++;
5193
5194   cand->cost = cost;
5195   cand->cost_step = cost_step;
5196 }
5197
5198 /* Determines costs of computation of the candidates.  */
5199
5200 static void
5201 determine_iv_costs (struct ivopts_data *data)
5202 {
5203   unsigned i;
5204
5205   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5206     {
5207       fprintf (dump_file, "Candidate costs:\n");
5208       fprintf (dump_file, "  cand\tcost\n");
5209     }
5210
5211   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
5212     {
5213       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
5214
5215       determine_iv_cost (data, cand);
5216
5217       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5218         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", i, cand->cost);
5219     }
5220
5221   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5222     fprintf (dump_file, "\n");
5223 }
5224
5225 /* Calculates cost for having SIZE induction variables.  */
5226
5227 static unsigned
5228 ivopts_global_cost_for_size (struct ivopts_data *data, unsigned size)
5229 {
5230   /* We add size to the cost, so that we prefer eliminating ivs
5231      if possible.  */
5232   return size + estimate_reg_pressure_cost (size, data->regs_used, data->speed,
5233                                             data->body_includes_call);
5234 }
5235
5236 /* For each size of the induction variable set determine the penalty.  */
5237
5238 static void
5239 determine_set_costs (struct ivopts_data *data)
5240 {
5241   unsigned j, n;
5242   gphi *phi;
5243   gphi_iterator psi;
5244   tree op;
5245   struct loop *loop = data->current_loop;
5246   bitmap_iterator bi;
5247
5248   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5249     {
5250       fprintf (dump_file, "Global costs:\n");
5251       fprintf (dump_file, "  target_avail_regs %d\n", target_avail_regs);
5252       fprintf (dump_file, "  target_clobbered_regs %d\n", target_clobbered_regs);
5253       fprintf (dump_file, "  target_reg_cost %d\n", target_reg_cost[data->speed]);
5254       fprintf (dump_file, "  target_spill_cost %d\n", target_spill_cost[data->speed]);
5255     }
5256
5257   n = 0;
5258   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
5259     {
5260       phi = psi.phi ();
5261       op = PHI_RESULT (phi);
5262
5263       if (virtual_operand_p (op))
5264         continue;
5265
5266       if (get_iv (data, op))
5267         continue;
5268
5269       n++;
5270     }
5271
5272   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
5273     {
5274       struct version_info *info = ver_info (data, j);
5275
5276       if (info->inv_id && info->has_nonlin_use)
5277         n++;
5278     }
5279
5280   data->regs_used = n;
5281   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5282     fprintf (dump_file, "  regs_used %d\n", n);
5283
5284   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
5285     {
5286       fprintf (dump_file, "  cost for size:\n");
5287       fprintf (dump_file, "  ivs\tcost\n");
5288       for (j = 0; j <= 2 * target_avail_regs; j++)
5289         fprintf (dump_file, "  %d\t%d\n", j,
5290                  ivopts_global_cost_for_size (data, j));
5291       fprintf (dump_file, "\n");
5292     }
5293 }
5294
5295 /* Returns true if A is a cheaper cost pair than B.  */
5296
5297 static bool
5298 cheaper_cost_pair (struct cost_pair *a, struct cost_pair *b)
5299 {
5300   int cmp;
5301
5302   if (!a)
5303     return false;
5304
5305   if (!b)
5306     return true;
5307
5308   cmp = compare_costs (a->cost, b->cost);
5309   if (cmp < 0)
5310     return true;
5311
5312   if (cmp > 0)
5313     return false;
5314
5315   /* In case the costs are the same, prefer the cheaper candidate.  */
5316   if (a->cand->cost < b->cand->cost)
5317     return true;
5318
5319   return false;
5320 }
5321
5322
5323 /* Returns candidate by that USE is expressed in IVS.  */
5324
5325 static struct cost_pair *
5326 iv_ca_cand_for_use (struct iv_ca *ivs, struct iv_use *use)
5327 {
5328   return ivs->cand_for_use[use->id];
5329 }
5330
5331 /* Computes the cost field of IVS structure.  */
5332
5333 static void
5334 iv_ca_recount_cost (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs)
5335 {
5336   comp_cost cost = ivs->cand_use_cost;
5337
5338   cost.cost += ivs->cand_cost;
5339
5340   cost.cost += ivopts_global_cost_for_size (data,
5341                                             ivs->n_regs + ivs->num_used_inv_expr);
5342
5343   ivs->cost = cost;
5344 }
5345
5346 /* Remove invariants in set INVS to set IVS.  */
5347
5348 static void
5349 iv_ca_set_remove_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
5350 {
5351   bitmap_iterator bi;
5352   unsigned iid;
5353
5354   if (!invs)
5355     return;
5356
5357   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
5358     {
5359       ivs->n_invariant_uses[iid]--;
5360       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 0)
5361         ivs->n_regs--;
5362     }
5363 }
5364
5365 /* Set USE not to be expressed by any candidate in IVS.  */
5366
5367 static void
5368 iv_ca_set_no_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5369                  struct iv_use *use)
5370 {
5371   unsigned uid = use->id, cid;
5372   struct cost_pair *cp;
5373
5374   cp = ivs->cand_for_use[uid];
5375   if (!cp)
5376     return;
5377   cid = cp->cand->id;
5378
5379   ivs->bad_uses++;
5380   ivs->cand_for_use[uid] = NULL;
5381   ivs->n_cand_uses[cid]--;
5382
5383   if (ivs->n_cand_uses[cid] == 0)
5384     {
5385       bitmap_clear_bit (ivs->cands, cid);
5386       /* Do not count the pseudocandidates.  */
5387       if (cp->cand->iv)
5388         ivs->n_regs--;
5389       ivs->n_cands--;
5390       ivs->cand_cost -= cp->cand->cost;
5391
5392       iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
5393     }
5394
5395   ivs->cand_use_cost = sub_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
5396
5397   iv_ca_set_remove_invariants (ivs, cp->depends_on);
5398
5399   if (cp->inv_expr_id != -1)
5400     {
5401       ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id]--;
5402       if (ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id] == 0)
5403         ivs->num_used_inv_expr--;
5404     }
5405   iv_ca_recount_cost (data, ivs);
5406 }
5407
5408 /* Add invariants in set INVS to set IVS.  */
5409
5410 static void
5411 iv_ca_set_add_invariants (struct iv_ca *ivs, bitmap invs)
5412 {
5413   bitmap_iterator bi;
5414   unsigned iid;
5415
5416   if (!invs)
5417     return;
5418
5419   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (invs, 0, iid, bi)
5420     {
5421       ivs->n_invariant_uses[iid]++;
5422       if (ivs->n_invariant_uses[iid] == 1)
5423         ivs->n_regs++;
5424     }
5425 }
5426
5427 /* Set cost pair for USE in set IVS to CP.  */
5428
5429 static void
5430 iv_ca_set_cp (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5431               struct iv_use *use, struct cost_pair *cp)
5432 {
5433   unsigned uid = use->id, cid;
5434
5435   if (ivs->cand_for_use[uid] == cp)
5436     return;
5437
5438   if (ivs->cand_for_use[uid])
5439     iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
5440
5441   if (cp)
5442     {
5443       cid = cp->cand->id;
5444
5445       ivs->bad_uses--;
5446       ivs->cand_for_use[uid] = cp;
5447       ivs->n_cand_uses[cid]++;
5448       if (ivs->n_cand_uses[cid] == 1)
5449         {
5450           bitmap_set_bit (ivs->cands, cid);
5451           /* Do not count the pseudocandidates.  */
5452           if (cp->cand->iv)
5453             ivs->n_regs++;
5454           ivs->n_cands++;
5455           ivs->cand_cost += cp->cand->cost;
5456
5457           iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->cand->depends_on);
5458         }
5459
5460       ivs->cand_use_cost = add_costs (ivs->cand_use_cost, cp->cost);
5461       iv_ca_set_add_invariants (ivs, cp->depends_on);
5462
5463       if (cp->inv_expr_id != -1)
5464         {
5465           ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id]++;
5466           if (ivs->used_inv_expr[cp->inv_expr_id] == 1)
5467             ivs->num_used_inv_expr++;
5468         }
5469       iv_ca_recount_cost (data, ivs);
5470     }
5471 }
5472
5473 /* Extend set IVS by expressing USE by some of the candidates in it
5474    if possible.  Consider all important candidates if candidates in
5475    set IVS don't give any result.  */
5476
5477 static void
5478 iv_ca_add_use (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5479                struct iv_use *use)
5480 {
5481   struct cost_pair *best_cp = NULL, *cp;
5482   bitmap_iterator bi;
5483   unsigned i;
5484   struct iv_cand *cand;
5485
5486   gcc_assert (ivs->upto >= use->id);
5487   ivs->upto++;
5488   ivs->bad_uses++;
5489
5490   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
5491     {
5492       cand = iv_cand (data, i);
5493       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5494       if (cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
5495         best_cp = cp;
5496     }
5497    
5498   if (best_cp == NULL)
5499     {
5500       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->important_candidates, 0, i, bi)
5501         {
5502           cand = iv_cand (data, i);
5503           cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5504           if (cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
5505             best_cp = cp;
5506         }
5507     }
5508
5509   iv_ca_set_cp (data, ivs, use, best_cp);
5510 }
5511
5512 /* Get cost for assignment IVS.  */
5513
5514 static comp_cost
5515 iv_ca_cost (struct iv_ca *ivs)
5516 {
5517   /* This was a conditional expression but it triggered a bug in
5518      Sun C 5.5.  */
5519   if (ivs->bad_uses)
5520     return infinite_cost;
5521   else
5522     return ivs->cost;
5523 }
5524
5525 /* Returns true if all dependences of CP are among invariants in IVS.  */
5526
5527 static bool
5528 iv_ca_has_deps (struct iv_ca *ivs, struct cost_pair *cp)
5529 {
5530   unsigned i;
5531   bitmap_iterator bi;
5532
5533   if (!cp->depends_on)
5534     return true;
5535
5536   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cp->depends_on, 0, i, bi)
5537     {
5538       if (ivs->n_invariant_uses[i] == 0)
5539         return false;
5540     }
5541
5542   return true;
5543 }
5544
5545 /* Creates change of expressing USE by NEW_CP instead of OLD_CP and chains
5546    it before NEXT_CHANGE.  */
5547
5548 static struct iv_ca_delta *
5549 iv_ca_delta_add (struct iv_use *use, struct cost_pair *old_cp,
5550                  struct cost_pair *new_cp, struct iv_ca_delta *next_change)
5551 {
5552   struct iv_ca_delta *change = XNEW (struct iv_ca_delta);
5553
5554   change->use = use;
5555   change->old_cp = old_cp;
5556   change->new_cp = new_cp;
5557   change->next_change = next_change;
5558
5559   return change;
5560 }
5561
5562 /* Joins two lists of changes L1 and L2.  Destructive -- old lists
5563    are rewritten.  */
5564
5565 static struct iv_ca_delta *
5566 iv_ca_delta_join (struct iv_ca_delta *l1, struct iv_ca_delta *l2)
5567 {
5568   struct iv_ca_delta *last;
5569
5570   if (!l2)
5571     return l1;
5572
5573   if (!l1)
5574     return l2;
5575
5576   for (last = l1; last->next_change; last = last->next_change)
5577     continue;
5578   last->next_change = l2;
5579
5580   return l1;
5581 }
5582
5583 /* Reverse the list of changes DELTA, forming the inverse to it.  */
5584
5585 static struct iv_ca_delta *
5586 iv_ca_delta_reverse (struct iv_ca_delta *delta)
5587 {
5588   struct iv_ca_delta *act, *next, *prev = NULL;
5589   struct cost_pair *tmp;
5590
5591   for (act = delta; act; act = next)
5592     {
5593       next = act->next_change;
5594       act->next_change = prev;
5595       prev = act;
5596
5597       tmp = act->old_cp;
5598       act->old_cp = act->new_cp;
5599       act->new_cp = tmp;
5600     }
5601
5602   return prev;
5603 }
5604
5605 /* Commit changes in DELTA to IVS.  If FORWARD is false, the changes are
5606    reverted instead.  */
5607
5608 static void
5609 iv_ca_delta_commit (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5610                     struct iv_ca_delta *delta, bool forward)
5611 {
5612   struct cost_pair *from, *to;
5613   struct iv_ca_delta *act;
5614
5615   if (!forward)
5616     delta = iv_ca_delta_reverse (delta);
5617
5618   for (act = delta; act; act = act->next_change)
5619     {
5620       from = act->old_cp;
5621       to = act->new_cp;
5622       gcc_assert (iv_ca_cand_for_use (ivs, act->use) == from);
5623       iv_ca_set_cp (data, ivs, act->use, to);
5624     }
5625
5626   if (!forward)
5627     iv_ca_delta_reverse (delta);
5628 }
5629
5630 /* Returns true if CAND is used in IVS.  */
5631
5632 static bool
5633 iv_ca_cand_used_p (struct iv_ca *ivs, struct iv_cand *cand)
5634 {
5635   return ivs->n_cand_uses[cand->id] > 0;
5636 }
5637
5638 /* Returns number of induction variable candidates in the set IVS.  */
5639
5640 static unsigned
5641 iv_ca_n_cands (struct iv_ca *ivs)
5642 {
5643   return ivs->n_cands;
5644 }
5645
5646 /* Free the list of changes DELTA.  */
5647
5648 static void
5649 iv_ca_delta_free (struct iv_ca_delta **delta)
5650 {
5651   struct iv_ca_delta *act, *next;
5652
5653   for (act = *delta; act; act = next)
5654     {
5655       next = act->next_change;
5656       free (act);
5657     }
5658
5659   *delta = NULL;
5660 }
5661
5662 /* Allocates new iv candidates assignment.  */
5663
5664 static struct iv_ca *
5665 iv_ca_new (struct ivopts_data *data)
5666 {
5667   struct iv_ca *nw = XNEW (struct iv_ca);
5668
5669   nw->upto = 0;
5670   nw->bad_uses = 0;
5671   nw->cand_for_use = XCNEWVEC (struct cost_pair *, n_iv_uses (data));
5672   nw->n_cand_uses = XCNEWVEC (unsigned, n_iv_cands (data));
5673   nw->cands = BITMAP_ALLOC (NULL);
5674   nw->n_cands = 0;
5675   nw->n_regs = 0;
5676   nw->cand_use_cost = no_cost;
5677   nw->cand_cost = 0;
5678   nw->n_invariant_uses = XCNEWVEC (unsigned, data->max_inv_id + 1);
5679   nw->cost = no_cost;
5680   nw->used_inv_expr = XCNEWVEC (unsigned, data->inv_expr_id + 1);
5681   nw->num_used_inv_expr = 0;
5682
5683   return nw;
5684 }
5685
5686 /* Free memory occupied by the set IVS.  */
5687
5688 static void
5689 iv_ca_free (struct iv_ca **ivs)
5690 {
5691   free ((*ivs)->cand_for_use);
5692   free ((*ivs)->n_cand_uses);
5693   BITMAP_FREE ((*ivs)->cands);
5694   free ((*ivs)->n_invariant_uses);
5695   free ((*ivs)->used_inv_expr);
5696   free (*ivs);
5697   *ivs = NULL;
5698 }
5699
5700 /* Dumps IVS to FILE.  */
5701
5702 static void
5703 iv_ca_dump (struct ivopts_data *data, FILE *file, struct iv_ca *ivs)
5704 {
5705   const char *pref = "  invariants ";
5706   unsigned i;
5707   comp_cost cost = iv_ca_cost (ivs);
5708
5709   fprintf (file, "  cost: %d (complexity %d)\n", cost.cost, cost.complexity);
5710   fprintf (file, "  cand_cost: %d\n  cand_use_cost: %d (complexity %d)\n",
5711            ivs->cand_cost, ivs->cand_use_cost.cost, ivs->cand_use_cost.complexity);
5712   bitmap_print (file, ivs->cands, "  candidates: ","\n");
5713
5714    for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
5715     {
5716       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
5717       struct cost_pair *cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5718       if (cp)
5719         fprintf (file, "   use:%d --> iv_cand:%d, cost=(%d,%d)\n",
5720                  use->id, cp->cand->id, cp->cost.cost, cp->cost.complexity);
5721       else
5722         fprintf (file, "   use:%d --> ??\n", use->id);
5723     }
5724
5725   for (i = 1; i <= data->max_inv_id; i++)
5726     if (ivs->n_invariant_uses[i])
5727       {
5728         fprintf (file, "%s%d", pref, i);
5729         pref = ", ";
5730       }
5731   fprintf (file, "\n\n");
5732 }
5733
5734 /* Try changing candidate in IVS to CAND for each use.  Return cost of the
5735    new set, and store differences in DELTA.  Number of induction variables
5736    in the new set is stored to N_IVS. MIN_NCAND is a flag. When it is true
5737    the function will try to find a solution with mimimal iv candidates.  */
5738
5739 static comp_cost
5740 iv_ca_extend (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5741               struct iv_cand *cand, struct iv_ca_delta **delta,
5742               unsigned *n_ivs, bool min_ncand)
5743 {
5744   unsigned i;
5745   comp_cost cost;
5746   struct iv_use *use;
5747   struct cost_pair *old_cp, *new_cp;
5748
5749   *delta = NULL;
5750   for (i = 0; i < ivs->upto; i++)
5751     {
5752       use = iv_use (data, i);
5753       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5754
5755       if (old_cp
5756           && old_cp->cand == cand)
5757         continue;
5758
5759       new_cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5760       if (!new_cp)
5761         continue;
5762
5763       if (!min_ncand && !iv_ca_has_deps (ivs, new_cp))
5764         continue;
5765
5766       if (!min_ncand && !cheaper_cost_pair (new_cp, old_cp))
5767         continue;
5768
5769       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
5770     }
5771
5772   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
5773   cost = iv_ca_cost (ivs);
5774   if (n_ivs)
5775     *n_ivs = iv_ca_n_cands (ivs);
5776   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
5777
5778   return cost;
5779 }
5780
5781 /* Try narrowing set IVS by removing CAND.  Return the cost of
5782    the new set and store the differences in DELTA.  START is
5783    the candidate with which we start narrowing.  */
5784
5785 static comp_cost
5786 iv_ca_narrow (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5787               struct iv_cand *cand, struct iv_cand *start,
5788               struct iv_ca_delta **delta)
5789 {
5790   unsigned i, ci;
5791   struct iv_use *use;
5792   struct cost_pair *old_cp, *new_cp, *cp;
5793   bitmap_iterator bi;
5794   struct iv_cand *cnd;
5795   comp_cost cost, best_cost, acost;
5796
5797   *delta = NULL;
5798   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
5799     {
5800       use = iv_use (data, i);
5801
5802       old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5803       if (old_cp->cand != cand)
5804         continue;
5805
5806       best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5807       /* Start narrowing with START.  */
5808       new_cp = get_use_iv_cost (data, use, start);
5809
5810       if (data->consider_all_candidates)
5811         {
5812           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, ci, bi)
5813             {
5814               if (ci == cand->id || (start && ci == start->id))
5815                 continue;
5816
5817               cnd = iv_cand (data, ci);
5818
5819               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
5820               if (!cp)
5821                 continue;
5822
5823               iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5824               acost = iv_ca_cost (ivs);
5825
5826               if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5827                 {
5828                   best_cost = acost;
5829                   new_cp = cp;
5830                 }
5831             }
5832         }
5833       else
5834         {
5835           EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (use->related_cands, ivs->cands, 0, ci, bi)
5836             {
5837               if (ci == cand->id || (start && ci == start->id))
5838                 continue;
5839
5840               cnd = iv_cand (data, ci);
5841
5842               cp = get_use_iv_cost (data, use, cnd);
5843               if (!cp)
5844                 continue;
5845
5846               iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
5847               acost = iv_ca_cost (ivs);
5848
5849               if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5850                 {
5851                   best_cost = acost;
5852                   new_cp = cp;
5853                 }
5854             }
5855         }
5856       /* Restore to old cp for use.  */
5857       iv_ca_set_cp (data, ivs, use, old_cp);
5858
5859       if (!new_cp)
5860         {
5861           iv_ca_delta_free (delta);
5862           return infinite_cost;
5863         }
5864
5865       *delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, new_cp, *delta);
5866     }
5867
5868   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, true);
5869   cost = iv_ca_cost (ivs);
5870   iv_ca_delta_commit (data, ivs, *delta, false);
5871
5872   return cost;
5873 }
5874
5875 /* Try optimizing the set of candidates IVS by removing candidates different
5876    from to EXCEPT_CAND from it.  Return cost of the new set, and store
5877    differences in DELTA.  */
5878
5879 static comp_cost
5880 iv_ca_prune (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5881              struct iv_cand *except_cand, struct iv_ca_delta **delta)
5882 {
5883   bitmap_iterator bi;
5884   struct iv_ca_delta *act_delta, *best_delta;
5885   unsigned i;
5886   comp_cost best_cost, acost;
5887   struct iv_cand *cand;
5888
5889   best_delta = NULL;
5890   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
5891
5892   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
5893     {
5894       cand = iv_cand (data, i);
5895
5896       if (cand == except_cand)
5897         continue;
5898
5899       acost = iv_ca_narrow (data, ivs, cand, except_cand, &act_delta);
5900
5901       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
5902         {
5903           best_cost = acost;
5904           iv_ca_delta_free (&best_delta);
5905           best_delta = act_delta;
5906         }
5907       else
5908         iv_ca_delta_free (&act_delta);
5909     }
5910
5911   if (!best_delta)
5912     {
5913       *delta = NULL;
5914       return best_cost;
5915     }
5916
5917   /* Recurse to possibly remove other unnecessary ivs.  */
5918   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
5919   best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, except_cand, delta);
5920   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, false);
5921   *delta = iv_ca_delta_join (best_delta, *delta);
5922   return best_cost;
5923 }
5924
5925 /* Check if CAND_IDX is a candidate other than OLD_CAND and has
5926    cheaper local cost for USE than BEST_CP.  Return pointer to
5927    the corresponding cost_pair, otherwise just return BEST_CP.  */
5928
5929 static struct cost_pair*
5930 cheaper_cost_with_cand (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use,
5931                         unsigned int cand_idx, struct iv_cand *old_cand,
5932                         struct cost_pair *best_cp)
5933 {
5934   struct iv_cand *cand;
5935   struct cost_pair *cp;
5936
5937   gcc_assert (old_cand != NULL && best_cp != NULL);
5938   if (cand_idx == old_cand->id)
5939     return best_cp;
5940
5941   cand = iv_cand (data, cand_idx);
5942   cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
5943   if (cp != NULL && cheaper_cost_pair (cp, best_cp))
5944     return cp;
5945
5946   return best_cp;
5947 }
5948
5949 /* Try breaking local optimal fixed-point for IVS by replacing candidates
5950    which are used by more than one iv uses.  For each of those candidates,
5951    this function tries to represent iv uses under that candidate using
5952    other ones with lower local cost, then tries to prune the new set.
5953    If the new set has lower cost, It returns the new cost after recording
5954    candidate replacement in list DELTA.  */
5955
5956 static comp_cost
5957 iv_ca_replace (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
5958                struct iv_ca_delta **delta)
5959 {
5960   bitmap_iterator bi, bj;
5961   unsigned int i, j, k;
5962   struct iv_use *use;
5963   struct iv_cand *cand;
5964   comp_cost orig_cost, acost;
5965   struct iv_ca_delta *act_delta, *tmp_delta;
5966   struct cost_pair *old_cp, *best_cp = NULL;
5967
5968   *delta = NULL;
5969   orig_cost = iv_ca_cost (ivs);
5970
5971   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ivs->cands, 0, i, bi)
5972     {
5973       if (ivs->n_cand_uses[i] == 1
5974           || ivs->n_cand_uses[i] > ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND)
5975         continue;
5976
5977       cand = iv_cand (data, i);
5978   
5979       act_delta = NULL;
5980       /*  Represent uses under current candidate using other ones with
5981           lower local cost.  */
5982       for (j = 0; j < ivs->upto; j++)
5983         {
5984           use = iv_use (data, j);
5985           old_cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
5986
5987           if (old_cp->cand != cand)
5988             continue;
5989
5990           best_cp = old_cp;
5991           if (data->consider_all_candidates)
5992             for (k = 0; k < n_iv_cands (data); k++)
5993               best_cp = cheaper_cost_with_cand (data, use, k,
5994                                                 old_cp->cand, best_cp);
5995           else
5996             EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (use->related_cands, 0, k, bj)
5997               best_cp = cheaper_cost_with_cand (data, use, k,
5998                                                 old_cp->cand, best_cp);
5999
6000           if (best_cp == old_cp)
6001             continue;
6002
6003           act_delta = iv_ca_delta_add (use, old_cp, best_cp, act_delta);
6004         }
6005       /* No need for further prune.  */
6006       if (!act_delta)
6007         continue;
6008
6009       /* Prune the new candidate set.  */
6010       iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, true);
6011       acost = iv_ca_prune (data, ivs, NULL, &tmp_delta);
6012       iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, false);
6013       act_delta = iv_ca_delta_join (act_delta, tmp_delta);
6014
6015       if (compare_costs (acost, orig_cost) < 0)
6016         {
6017           *delta = act_delta;
6018           return acost;
6019         }
6020       else
6021         iv_ca_delta_free (&act_delta);
6022     }
6023
6024   return orig_cost;
6025 }
6026
6027 /* Tries to extend the sets IVS in the best possible way in order
6028    to express the USE.  If ORIGINALP is true, prefer candidates from
6029    the original set of IVs, otherwise favor important candidates not
6030    based on any memory object.  */
6031
6032 static bool
6033 try_add_cand_for (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *ivs,
6034                   struct iv_use *use, bool originalp)
6035 {
6036   comp_cost best_cost, act_cost;
6037   unsigned i;
6038   bitmap_iterator bi;
6039   struct iv_cand *cand;
6040   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta;
6041   struct cost_pair *cp;
6042
6043   iv_ca_add_use (data, ivs, use);
6044   best_cost = iv_ca_cost (ivs);
6045   cp = iv_ca_cand_for_use (ivs, use);
6046   if (cp)
6047     {
6048       best_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, NULL);
6049       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
6050     }
6051
6052   /* If ORIGINALP is true, try to find the original IV for the use.  Otherwise
6053      first try important candidates not based on any memory object.  Only if
6054      this fails, try the specific ones.  Rationale -- in loops with many
6055      variables the best choice often is to use just one generic biv.  If we
6056      added here many ivs specific to the uses, the optimization algorithm later
6057      would be likely to get stuck in a local minimum, thus causing us to create
6058      too many ivs.  The approach from few ivs to more seems more likely to be
6059      successful -- starting from few ivs, replacing an expensive use by a
6060      specific iv should always be a win.  */
6061   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->important_candidates, 0, i, bi)
6062     {
6063       cand = iv_cand (data, i);
6064
6065       if (originalp && cand->pos !=IP_ORIGINAL)
6066         continue;
6067
6068       if (!originalp && cand->iv->base_object != NULL_TREE)
6069         continue;
6070
6071       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
6072         continue;
6073
6074       cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
6075       if (!cp)
6076         continue;
6077
6078       iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
6079       act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL,
6080                                true);
6081       iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
6082       act_delta = iv_ca_delta_add (use, NULL, cp, act_delta);
6083
6084       if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
6085         {
6086           best_cost = act_cost;
6087
6088           iv_ca_delta_free (&best_delta);
6089           best_delta = act_delta;
6090         }
6091       else
6092         iv_ca_delta_free (&act_delta);
6093     }
6094
6095   if (infinite_cost_p (best_cost))
6096     {
6097       for (i = 0; i < use->n_map_members; i++)
6098         {
6099           cp = use->cost_map + i;
6100           cand = cp->cand;
6101           if (!cand)
6102             continue;
6103
6104           /* Already tried this.  */
6105           if (cand->important)
6106             {
6107               if (originalp && cand->pos == IP_ORIGINAL)
6108                 continue;
6109               if (!originalp && cand->iv->base_object == NULL_TREE)
6110                 continue;
6111             }
6112
6113           if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
6114             continue;
6115
6116           act_delta = NULL;
6117           iv_ca_set_cp (data, ivs, use, cp);
6118           act_cost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, NULL, true);
6119           iv_ca_set_no_cp (data, ivs, use);
6120           act_delta = iv_ca_delta_add (use, iv_ca_cand_for_use (ivs, use),
6121                                        cp, act_delta);
6122
6123           if (compare_costs (act_cost, best_cost) < 0)
6124             {
6125               best_cost = act_cost;
6126
6127               if (best_delta)
6128                 iv_ca_delta_free (&best_delta);
6129               best_delta = act_delta;
6130             }
6131           else
6132             iv_ca_delta_free (&act_delta);
6133         }
6134     }
6135
6136   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
6137   iv_ca_delta_free (&best_delta);
6138
6139   return !infinite_cost_p (best_cost);
6140 }
6141
6142 /* Finds an initial assignment of candidates to uses.  */
6143
6144 static struct iv_ca *
6145 get_initial_solution (struct ivopts_data *data, bool originalp)
6146 {
6147   struct iv_ca *ivs = iv_ca_new (data);
6148   unsigned i;
6149
6150   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6151     if (!try_add_cand_for (data, ivs, iv_use (data, i), originalp))
6152       {
6153         iv_ca_free (&ivs);
6154         return NULL;
6155       }
6156
6157   return ivs;
6158 }
6159
6160 /* Tries to improve set of induction variables IVS.  TRY_REPLACE_P
6161    points to a bool variable, this function tries to break local
6162    optimal fixed-point by replacing candidates in IVS if it's true.  */
6163
6164 static bool
6165 try_improve_iv_set (struct ivopts_data *data,
6166                     struct iv_ca *ivs, bool *try_replace_p)
6167 {
6168   unsigned i, n_ivs;
6169   comp_cost acost, best_cost = iv_ca_cost (ivs);
6170   struct iv_ca_delta *best_delta = NULL, *act_delta, *tmp_delta;
6171   struct iv_cand *cand;
6172
6173   /* Try extending the set of induction variables by one.  */
6174   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
6175     {
6176       cand = iv_cand (data, i);
6177
6178       if (iv_ca_cand_used_p (ivs, cand))
6179         continue;
6180
6181       acost = iv_ca_extend (data, ivs, cand, &act_delta, &n_ivs, false);
6182       if (!act_delta)
6183         continue;
6184
6185       /* If we successfully added the candidate and the set is small enough,
6186          try optimizing it by removing other candidates.  */
6187       if (n_ivs <= ALWAYS_PRUNE_CAND_SET_BOUND)
6188         {
6189           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, true);
6190           acost = iv_ca_prune (data, ivs, cand, &tmp_delta);
6191           iv_ca_delta_commit (data, ivs, act_delta, false);
6192           act_delta = iv_ca_delta_join (act_delta, tmp_delta);
6193         }
6194
6195       if (compare_costs (acost, best_cost) < 0)
6196         {
6197           best_cost = acost;
6198           iv_ca_delta_free (&best_delta);
6199           best_delta = act_delta;
6200         }
6201       else
6202         iv_ca_delta_free (&act_delta);
6203     }
6204
6205   if (!best_delta)
6206     {
6207       /* Try removing the candidates from the set instead.  */
6208       best_cost = iv_ca_prune (data, ivs, NULL, &best_delta);
6209
6210       if (!best_delta && *try_replace_p)
6211         {
6212           *try_replace_p = false;
6213           /* So far candidate selecting algorithm tends to choose fewer IVs
6214              so that it can handle cases in which loops have many variables
6215              but the best choice is often to use only one general biv.  One
6216              weakness is it can't handle opposite cases, in which different
6217              candidates should be chosen with respect to each use.  To solve
6218              the problem, we replace candidates in a manner described by the
6219              comments of iv_ca_replace, thus give general algorithm a chance
6220              to break local optimal fixed-point in these cases.  */
6221           best_cost = iv_ca_replace (data, ivs, &best_delta);
6222         }
6223
6224       if (!best_delta)
6225         return false;
6226     }
6227
6228   iv_ca_delta_commit (data, ivs, best_delta, true);
6229   gcc_assert (compare_costs (best_cost, iv_ca_cost (ivs)) == 0);
6230   iv_ca_delta_free (&best_delta);
6231   return true;
6232 }
6233
6234 /* Attempts to find the optimal set of induction variables.  We do simple
6235    greedy heuristic -- we try to replace at most one candidate in the selected
6236    solution and remove the unused ivs while this improves the cost.  */
6237
6238 static struct iv_ca *
6239 find_optimal_iv_set_1 (struct ivopts_data *data, bool originalp)
6240 {
6241   struct iv_ca *set;
6242   bool try_replace_p = true;
6243
6244   /* Get the initial solution.  */
6245   set = get_initial_solution (data, originalp);
6246   if (!set)
6247     {
6248       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6249         fprintf (dump_file, "Unable to substitute for ivs, failed.\n");
6250       return NULL;
6251     }
6252
6253   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6254     {
6255       fprintf (dump_file, "Initial set of candidates:\n");
6256       iv_ca_dump (data, dump_file, set);
6257     }
6258
6259   while (try_improve_iv_set (data, set, &try_replace_p))
6260     {
6261       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6262         {
6263           fprintf (dump_file, "Improved to:\n");
6264           iv_ca_dump (data, dump_file, set);
6265         }
6266     }
6267
6268   return set;
6269 }
6270
6271 static struct iv_ca *
6272 find_optimal_iv_set (struct ivopts_data *data)
6273 {
6274   unsigned i;
6275   struct iv_ca *set, *origset;
6276   struct iv_use *use;
6277   comp_cost cost, origcost;
6278
6279   /* Determine the cost based on a strategy that starts with original IVs,
6280      and try again using a strategy that prefers candidates not based
6281      on any IVs.  */
6282   origset = find_optimal_iv_set_1 (data, true);
6283   set = find_optimal_iv_set_1 (data, false);
6284
6285   if (!origset && !set)
6286     return NULL;
6287
6288   origcost = origset ? iv_ca_cost (origset) : infinite_cost;
6289   cost = set ? iv_ca_cost (set) : infinite_cost;
6290
6291   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6292     {
6293       fprintf (dump_file, "Original cost %d (complexity %d)\n\n",
6294                origcost.cost, origcost.complexity);
6295       fprintf (dump_file, "Final cost %d (complexity %d)\n\n",
6296                cost.cost, cost.complexity);
6297     }
6298
6299   /* Choose the one with the best cost.  */
6300   if (compare_costs (origcost, cost) <= 0)
6301     {
6302       if (set)
6303         iv_ca_free (&set);
6304       set = origset;
6305     }
6306   else if (origset)
6307     iv_ca_free (&origset);
6308
6309   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6310     {
6311       use = iv_use (data, i);
6312       use->selected = iv_ca_cand_for_use (set, use)->cand;
6313     }
6314
6315   return set;
6316 }
6317
6318 /* Creates a new induction variable corresponding to CAND.  */
6319
6320 static void
6321 create_new_iv (struct ivopts_data *data, struct iv_cand *cand)
6322 {
6323   gimple_stmt_iterator incr_pos;
6324   tree base;
6325   bool after = false;
6326
6327   if (!cand->iv)
6328     return;
6329
6330   switch (cand->pos)
6331     {
6332     case IP_NORMAL:
6333       incr_pos = gsi_last_bb (ip_normal_pos (data->current_loop));
6334       break;
6335
6336     case IP_END:
6337       incr_pos = gsi_last_bb (ip_end_pos (data->current_loop));
6338       after = true;
6339       break;
6340
6341     case IP_AFTER_USE:
6342       after = true;
6343       /* fall through */
6344     case IP_BEFORE_USE:
6345       incr_pos = gsi_for_stmt (cand->incremented_at);
6346       break;
6347
6348     case IP_ORIGINAL:
6349       /* Mark that the iv is preserved.  */
6350       name_info (data, cand->var_before)->preserve_biv = true;
6351       name_info (data, cand->var_after)->preserve_biv = true;
6352
6353       /* Rewrite the increment so that it uses var_before directly.  */
6354       find_interesting_uses_op (data, cand->var_after)->selected = cand;
6355       return;
6356     }
6357
6358   gimple_add_tmp_var (cand->var_before);
6359
6360   base = unshare_expr (cand->iv->base);
6361
6362   create_iv (base, unshare_expr (cand->iv->step),
6363              cand->var_before, data->current_loop,
6364              &incr_pos, after, &cand->var_before, &cand->var_after);
6365 }
6366
6367 /* Creates new induction variables described in SET.  */
6368
6369 static void
6370 create_new_ivs (struct ivopts_data *data, struct iv_ca *set)
6371 {
6372   unsigned i;
6373   struct iv_cand *cand;
6374   bitmap_iterator bi;
6375
6376   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
6377     {
6378       cand = iv_cand (data, i);
6379       create_new_iv (data, cand);
6380     }
6381
6382   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6383     {
6384       fprintf (dump_file, "Selected IV set for loop %d",
6385                data->current_loop->num);
6386       if (data->loop_loc != UNKNOWN_LOCATION)
6387         fprintf (dump_file, " at %s:%d", LOCATION_FILE (data->loop_loc),
6388                  LOCATION_LINE (data->loop_loc));
6389       fprintf (dump_file, ", %lu IVs:\n", bitmap_count_bits (set->cands));
6390       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (set->cands, 0, i, bi)
6391         {
6392           cand = iv_cand (data, i);
6393           dump_cand (dump_file, cand);
6394         }
6395       fprintf (dump_file, "\n");
6396     }
6397 }
6398
6399 /* Rewrites USE (definition of iv used in a nonlinear expression)
6400    using candidate CAND.  */
6401
6402 static void
6403 rewrite_use_nonlinear_expr (struct ivopts_data *data,
6404                             struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6405 {
6406   tree comp;
6407   tree op, tgt;
6408   gassign *ass;
6409   gimple_stmt_iterator bsi;
6410
6411   /* An important special case -- if we are asked to express value of
6412      the original iv by itself, just exit; there is no need to
6413      introduce a new computation (that might also need casting the
6414      variable to unsigned and back).  */
6415   if (cand->pos == IP_ORIGINAL
6416       && cand->incremented_at == use->stmt)
6417     {
6418       enum tree_code stmt_code;
6419
6420       gcc_assert (is_gimple_assign (use->stmt));
6421       gcc_assert (gimple_assign_lhs (use->stmt) == cand->var_after);
6422
6423       /* Check whether we may leave the computation unchanged.
6424          This is the case only if it does not rely on other
6425          computations in the loop -- otherwise, the computation
6426          we rely upon may be removed in remove_unused_ivs,
6427          thus leading to ICE.  */
6428       stmt_code = gimple_assign_rhs_code (use->stmt);
6429       if (stmt_code == PLUS_EXPR
6430           || stmt_code == MINUS_EXPR
6431           || stmt_code == POINTER_PLUS_EXPR)
6432         {
6433           if (gimple_assign_rhs1 (use->stmt) == cand->var_before)
6434             op = gimple_assign_rhs2 (use->stmt);
6435           else if (gimple_assign_rhs2 (use->stmt) == cand->var_before)
6436             op = gimple_assign_rhs1 (use->stmt);
6437           else
6438             op = NULL_TREE;
6439         }
6440       else
6441         op = NULL_TREE;
6442
6443       if (op && expr_invariant_in_loop_p (data->current_loop, op))
6444         return;
6445     }
6446
6447   comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
6448   gcc_assert (comp != NULL_TREE);
6449
6450   switch (gimple_code (use->stmt))
6451     {
6452     case GIMPLE_PHI:
6453       tgt = PHI_RESULT (use->stmt);
6454
6455       /* If we should keep the biv, do not replace it.  */
6456       if (name_info (data, tgt)->preserve_biv)
6457         return;
6458
6459       bsi = gsi_after_labels (gimple_bb (use->stmt));
6460       break;
6461
6462     case GIMPLE_ASSIGN:
6463       tgt = gimple_assign_lhs (use->stmt);
6464       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6465       break;
6466
6467     default:
6468       gcc_unreachable ();
6469     }
6470
6471   if (!valid_gimple_rhs_p (comp)
6472       || (gimple_code (use->stmt) != GIMPLE_PHI
6473           /* We can't allow re-allocating the stmt as it might be pointed
6474              to still.  */
6475           && (get_gimple_rhs_num_ops (TREE_CODE (comp))
6476               >= gimple_num_ops (gsi_stmt (bsi)))))
6477     {
6478       comp = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, true, NULL_TREE,
6479                                        true, GSI_SAME_STMT);
6480       if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (tgt)))
6481         {
6482           duplicate_ssa_name_ptr_info (comp, SSA_NAME_PTR_INFO (tgt));
6483           /* As this isn't a plain copy we have to reset alignment
6484              information.  */
6485           if (SSA_NAME_PTR_INFO (comp))
6486             mark_ptr_info_alignment_unknown (SSA_NAME_PTR_INFO (comp));
6487         }
6488     }
6489
6490   if (gimple_code (use->stmt) == GIMPLE_PHI)
6491     {
6492       ass = gimple_build_assign (tgt, comp);
6493       gsi_insert_before (&bsi, ass, GSI_SAME_STMT);
6494
6495       bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6496       remove_phi_node (&bsi, false);
6497     }
6498   else
6499     {
6500       gimple_assign_set_rhs_from_tree (&bsi, comp);
6501       use->stmt = gsi_stmt (bsi);
6502     }
6503 }
6504
6505 /* Performs a peephole optimization to reorder the iv update statement with
6506    a mem ref to enable instruction combining in later phases. The mem ref uses
6507    the iv value before the update, so the reordering transformation requires
6508    adjustment of the offset. CAND is the selected IV_CAND.
6509
6510    Example:
6511
6512    t = MEM_REF (base, iv1, 8, 16);  // base, index, stride, offset
6513    iv2 = iv1 + 1;
6514
6515    if (t < val)      (1)
6516      goto L;
6517    goto Head;
6518
6519
6520    directly propagating t over to (1) will introduce overlapping live range
6521    thus increase register pressure. This peephole transform it into:
6522
6523
6524    iv2 = iv1 + 1;
6525    t = MEM_REF (base, iv2, 8, 8);
6526    if (t < val)
6527      goto L;
6528    goto Head;
6529 */
6530
6531 static void
6532 adjust_iv_update_pos (struct iv_cand *cand, struct iv_use *use)
6533 {
6534   tree var_after;
6535   gimple iv_update, stmt;
6536   basic_block bb;
6537   gimple_stmt_iterator gsi, gsi_iv;
6538
6539   if (cand->pos != IP_NORMAL)
6540     return;
6541
6542   var_after = cand->var_after;
6543   iv_update = SSA_NAME_DEF_STMT (var_after);
6544
6545   bb = gimple_bb (iv_update);
6546   gsi = gsi_last_nondebug_bb (bb);
6547   stmt = gsi_stmt (gsi);
6548
6549   /* Only handle conditional statement for now.  */
6550   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
6551     return;
6552
6553   gsi_prev_nondebug (&gsi);
6554   stmt = gsi_stmt (gsi);
6555   if (stmt != iv_update)
6556     return;
6557
6558   gsi_prev_nondebug (&gsi);
6559   if (gsi_end_p (gsi))
6560     return;
6561
6562   stmt = gsi_stmt (gsi);
6563   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
6564     return;
6565
6566   if (stmt != use->stmt)
6567     return;
6568
6569   if (TREE_CODE (gimple_assign_lhs (stmt)) != SSA_NAME)
6570     return;
6571
6572   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6573     {
6574       fprintf (dump_file, "Reordering \n");
6575       print_gimple_stmt (dump_file, iv_update, 0, 0);
6576       print_gimple_stmt (dump_file, use->stmt, 0, 0);
6577       fprintf (dump_file, "\n");
6578     }
6579
6580   gsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6581   gsi_iv = gsi_for_stmt (iv_update);
6582   gsi_move_before (&gsi_iv, &gsi);
6583
6584   cand->pos = IP_BEFORE_USE;
6585   cand->incremented_at = use->stmt;
6586 }
6587
6588 /* Rewrites USE (address that is an iv) using candidate CAND.  */
6589
6590 static void
6591 rewrite_use_address (struct ivopts_data *data,
6592                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6593 {
6594   aff_tree aff;
6595   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6596   tree base_hint = NULL_TREE;
6597   tree ref, iv;
6598   bool ok;
6599
6600   adjust_iv_update_pos (cand, use);
6601   ok = get_computation_aff (data->current_loop, use, cand, use->stmt, &aff);
6602   gcc_assert (ok);
6603   unshare_aff_combination (&aff);
6604
6605   /* To avoid undefined overflow problems, all IV candidates use unsigned
6606      integer types.  The drawback is that this makes it impossible for
6607      create_mem_ref to distinguish an IV that is based on a memory object
6608      from one that represents simply an offset.
6609
6610      To work around this problem, we pass a hint to create_mem_ref that
6611      indicates which variable (if any) in aff is an IV based on a memory
6612      object.  Note that we only consider the candidate.  If this is not
6613      based on an object, the base of the reference is in some subexpression
6614      of the use -- but these will use pointer types, so they are recognized
6615      by the create_mem_ref heuristics anyway.  */
6616   if (cand->iv->base_object)
6617     base_hint = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6618
6619   iv = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6620   ref = create_mem_ref (&bsi, TREE_TYPE (*use->op_p), &aff,
6621                         reference_alias_ptr_type (*use->op_p),
6622                         iv, base_hint, data->speed);
6623   copy_ref_info (ref, *use->op_p);
6624   *use->op_p = ref;
6625 }
6626
6627 /* Rewrites USE (the condition such that one of the arguments is an iv) using
6628    candidate CAND.  */
6629
6630 static void
6631 rewrite_use_compare (struct ivopts_data *data,
6632                      struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6633 {
6634   tree comp, *var_p, op, bound;
6635   gimple_stmt_iterator bsi = gsi_for_stmt (use->stmt);
6636   enum tree_code compare;
6637   struct cost_pair *cp = get_use_iv_cost (data, use, cand);
6638   bool ok;
6639
6640   bound = cp->value;
6641   if (bound)
6642     {
6643       tree var = var_at_stmt (data->current_loop, cand, use->stmt);
6644       tree var_type = TREE_TYPE (var);
6645       gimple_seq stmts;
6646
6647       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6648         {
6649           fprintf (dump_file, "Replacing exit test: ");
6650           print_gimple_stmt (dump_file, use->stmt, 0, TDF_SLIM);
6651         }
6652       compare = cp->comp;
6653       bound = unshare_expr (fold_convert (var_type, bound));
6654       op = force_gimple_operand (bound, &stmts, true, NULL_TREE);
6655       if (stmts)
6656         gsi_insert_seq_on_edge_immediate (
6657                 loop_preheader_edge (data->current_loop),
6658                 stmts);
6659
6660       gcond *cond_stmt = as_a <gcond *> (use->stmt);
6661       gimple_cond_set_lhs (cond_stmt, var);
6662       gimple_cond_set_code (cond_stmt, compare);
6663       gimple_cond_set_rhs (cond_stmt, op);
6664       return;
6665     }
6666
6667   /* The induction variable elimination failed; just express the original
6668      giv.  */
6669   comp = get_computation (data->current_loop, use, cand);
6670   gcc_assert (comp != NULL_TREE);
6671
6672   ok = extract_cond_operands (data, use->stmt, &var_p, NULL, NULL, NULL);
6673   gcc_assert (ok);
6674
6675   *var_p = force_gimple_operand_gsi (&bsi, comp, true, SSA_NAME_VAR (*var_p),
6676                                      true, GSI_SAME_STMT);
6677 }
6678
6679 /* Rewrites USE using candidate CAND.  */
6680
6681 static void
6682 rewrite_use (struct ivopts_data *data, struct iv_use *use, struct iv_cand *cand)
6683 {
6684   switch (use->type)
6685     {
6686       case USE_NONLINEAR_EXPR:
6687         rewrite_use_nonlinear_expr (data, use, cand);
6688         break;
6689
6690       case USE_ADDRESS:
6691         rewrite_use_address (data, use, cand);
6692         break;
6693
6694       case USE_COMPARE:
6695         rewrite_use_compare (data, use, cand);
6696         break;
6697
6698       default:
6699         gcc_unreachable ();
6700     }
6701
6702   update_stmt (use->stmt);
6703 }
6704
6705 /* Rewrite the uses using the selected induction variables.  */
6706
6707 static void
6708 rewrite_uses (struct ivopts_data *data)
6709 {
6710   unsigned i;
6711   struct iv_cand *cand;
6712   struct iv_use *use;
6713
6714   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6715     {
6716       use = iv_use (data, i);
6717       cand = use->selected;
6718       gcc_assert (cand);
6719
6720       rewrite_use (data, use, cand);
6721     }
6722 }
6723
6724 /* Removes the ivs that are not used after rewriting.  */
6725
6726 static void
6727 remove_unused_ivs (struct ivopts_data *data)
6728 {
6729   unsigned j;
6730   bitmap_iterator bi;
6731   bitmap toremove = BITMAP_ALLOC (NULL);
6732
6733   /* Figure out an order in which to release SSA DEFs so that we don't
6734      release something that we'd have to propagate into a debug stmt
6735      afterwards.  */
6736   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, j, bi)
6737     {
6738       struct version_info *info;
6739
6740       info = ver_info (data, j);
6741       if (info->iv
6742           && !integer_zerop (info->iv->step)
6743           && !info->inv_id
6744           && !info->iv->have_use_for
6745           && !info->preserve_biv)
6746         {
6747           bitmap_set_bit (toremove, SSA_NAME_VERSION (info->iv->ssa_name));
6748           
6749           tree def = info->iv->ssa_name;
6750
6751           if (MAY_HAVE_DEBUG_STMTS && SSA_NAME_DEF_STMT (def))
6752             {
6753               imm_use_iterator imm_iter;
6754               use_operand_p use_p;
6755               gimple stmt;
6756               int count = 0;
6757
6758               FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, imm_iter, def)
6759                 {
6760                   if (!gimple_debug_bind_p (stmt))
6761                     continue;
6762
6763                   /* We just want to determine whether to do nothing
6764                      (count == 0), to substitute the computed
6765                      expression into a single use of the SSA DEF by
6766                      itself (count == 1), or to use a debug temp
6767                      because the SSA DEF is used multiple times or as
6768                      part of a larger expression (count > 1). */
6769                   count++;
6770                   if (gimple_debug_bind_get_value (stmt) != def)
6771                     count++;
6772
6773                   if (count > 1)
6774                     BREAK_FROM_IMM_USE_STMT (imm_iter);
6775                 }
6776
6777               if (!count)
6778                 continue;
6779
6780               struct iv_use dummy_use;
6781               struct iv_cand *best_cand = NULL, *cand;
6782               unsigned i, best_pref = 0, cand_pref;
6783
6784               memset (&dummy_use, 0, sizeof (dummy_use));
6785               dummy_use.iv = info->iv;
6786               for (i = 0; i < n_iv_uses (data) && i < 64; i++)
6787                 {
6788                   cand = iv_use (data, i)->selected;
6789                   if (cand == best_cand)
6790                     continue;
6791                   cand_pref = operand_equal_p (cand->iv->step,
6792                                                info->iv->step, 0)
6793                     ? 4 : 0;
6794                   cand_pref
6795                     += TYPE_MODE (TREE_TYPE (cand->iv->base))
6796                     == TYPE_MODE (TREE_TYPE (info->iv->base))
6797                     ? 2 : 0;
6798                   cand_pref
6799                     += TREE_CODE (cand->iv->base) == INTEGER_CST
6800                     ? 1 : 0;
6801                   if (best_cand == NULL || best_pref < cand_pref)
6802                     {
6803                       best_cand = cand;
6804                       best_pref = cand_pref;
6805                     }
6806                 }
6807
6808               if (!best_cand)
6809                 continue;
6810
6811               tree comp = get_computation_at (data->current_loop,
6812                                               &dummy_use, best_cand,
6813                                               SSA_NAME_DEF_STMT (def));
6814               if (!comp)
6815                 continue;
6816
6817               if (count > 1)
6818                 {
6819                   tree vexpr = make_node (DEBUG_EXPR_DECL);
6820                   DECL_ARTIFICIAL (vexpr) = 1;
6821                   TREE_TYPE (vexpr) = TREE_TYPE (comp);
6822                   if (SSA_NAME_VAR (def))
6823                     DECL_MODE (vexpr) = DECL_MODE (SSA_NAME_VAR (def));
6824                   else
6825                     DECL_MODE (vexpr) = TYPE_MODE (TREE_TYPE (vexpr));
6826                   gdebug *def_temp
6827                     = gimple_build_debug_bind (vexpr, comp, NULL);
6828                   gimple_stmt_iterator gsi;
6829
6830                   if (gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (def)) == GIMPLE_PHI)
6831                     gsi = gsi_after_labels (gimple_bb
6832                                             (SSA_NAME_DEF_STMT (def)));
6833                   else
6834                     gsi = gsi_for_stmt (SSA_NAME_DEF_STMT (def));
6835
6836                   gsi_insert_before (&gsi, def_temp, GSI_SAME_STMT);
6837                   comp = vexpr;
6838                 }
6839
6840               FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, imm_iter, def)
6841                 {
6842                   if (!gimple_debug_bind_p (stmt))
6843                     continue;
6844
6845                   FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, imm_iter)
6846                     SET_USE (use_p, comp);
6847
6848                   update_stmt (stmt);
6849                 }
6850             }
6851         }
6852     }
6853
6854   release_defs_bitset (toremove);
6855
6856   BITMAP_FREE (toremove);
6857 }
6858
6859 /* Frees memory occupied by struct tree_niter_desc in *VALUE. Callback
6860    for hash_map::traverse.  */
6861
6862 bool
6863 free_tree_niter_desc (edge const &, tree_niter_desc *const &value, void *)
6864 {
6865   free (value);
6866   return true;
6867 }
6868
6869 /* Frees data allocated by the optimization of a single loop.  */
6870
6871 static void
6872 free_loop_data (struct ivopts_data *data)
6873 {
6874   unsigned i, j;
6875   bitmap_iterator bi;
6876   tree obj;
6877
6878   if (data->niters)
6879     {
6880       data->niters->traverse<void *, free_tree_niter_desc> (NULL);
6881       delete data->niters;
6882       data->niters = NULL;
6883     }
6884
6885   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (data->relevant, 0, i, bi)
6886     {
6887       struct version_info *info;
6888
6889       info = ver_info (data, i);
6890       free (info->iv);
6891       info->iv = NULL;
6892       info->has_nonlin_use = false;
6893       info->preserve_biv = false;
6894       info->inv_id = 0;
6895     }
6896   bitmap_clear (data->relevant);
6897   bitmap_clear (data->important_candidates);
6898
6899   for (i = 0; i < n_iv_uses (data); i++)
6900     {
6901       struct iv_use *use = iv_use (data, i);
6902
6903       free (use->iv);
6904       BITMAP_FREE (use->related_cands);
6905       for (j = 0; j < use->n_map_members; j++)
6906         if (use->cost_map[j].depends_on)
6907           BITMAP_FREE (use->cost_map[j].depends_on);
6908       free (use->cost_map);
6909       free (use);
6910     }
6911   data->iv_uses.truncate (0);
6912
6913   for (i = 0; i < n_iv_cands (data); i++)
6914     {
6915       struct iv_cand *cand = iv_cand (data, i);
6916
6917       free (cand->iv);
6918       if (cand->depends_on)
6919         BITMAP_FREE (cand->depends_on);
6920       free (cand);
6921     }
6922   data->iv_candidates.truncate (0);
6923
6924   if (data->version_info_size < num_ssa_names)
6925     {
6926       data->version_info_size = 2 * num_ssa_names;
6927       free (data->version_info);
6928       data->version_info = XCNEWVEC (struct version_info, data->version_info_size);
6929     }
6930
6931   data->max_inv_id = 0;
6932
6933   FOR_EACH_VEC_ELT (decl_rtl_to_reset, i, obj)
6934     SET_DECL_RTL (obj, NULL_RTX);
6935
6936   decl_rtl_to_reset.truncate (0);
6937
6938   data->inv_expr_tab->empty ();
6939   data->inv_expr_id = 0;
6940 }
6941
6942 /* Finalizes data structures used by the iv optimization pass.  LOOPS is the
6943    loop tree.  */
6944
6945 static void
6946 tree_ssa_iv_optimize_finalize (struct ivopts_data *data)
6947 {
6948   free_loop_data (data);
6949   free (data->version_info);
6950   BITMAP_FREE (data->relevant);
6951   BITMAP_FREE (data->important_candidates);
6952
6953   decl_rtl_to_reset.release ();
6954   data->iv_uses.release ();
6955   data->iv_candidates.release ();
6956   delete data->inv_expr_tab;
6957   data->inv_expr_tab = NULL;
6958   free_affine_expand_cache (&data->name_expansion_cache);
6959 }
6960
6961 /* Returns true if the loop body BODY includes any function calls.  */
6962
6963 static bool
6964 loop_body_includes_call (basic_block *body, unsigned num_nodes)
6965 {
6966   gimple_stmt_iterator gsi;
6967   unsigned i;
6968
6969   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
6970     for (gsi = gsi_start_bb (body[i]); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
6971       {
6972         gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
6973         if (is_gimple_call (stmt)
6974             && !is_inexpensive_builtin (gimple_call_fndecl (stmt)))
6975           return true;
6976       }
6977   return false;
6978 }
6979
6980 /* Optimizes the LOOP.  Returns true if anything changed.  */
6981
6982 static bool
6983 tree_ssa_iv_optimize_loop (struct ivopts_data *data, struct loop *loop)
6984 {
6985   bool changed = false;
6986   struct iv_ca *iv_ca;
6987   edge exit = single_dom_exit (loop);
6988   basic_block *body;
6989
6990   gcc_assert (!data->niters);
6991   data->current_loop = loop;
6992   data->loop_loc = find_loop_location (loop);
6993   data->speed = optimize_loop_for_speed_p (loop);
6994
6995   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
6996     {
6997       fprintf (dump_file, "Processing loop %d", loop->num);
6998       if (data->loop_loc != UNKNOWN_LOCATION)
6999         fprintf (dump_file, " at %s:%d", LOCATION_FILE (data->loop_loc),
7000                  LOCATION_LINE (data->loop_loc));
7001       fprintf (dump_file, "\n");
7002
7003       if (exit)
7004         {
7005           fprintf (dump_file, "  single exit %d -> %d, exit condition ",
7006                    exit->src->index, exit->dest->index);
7007           print_gimple_stmt (dump_file, last_stmt (exit->src), 0, TDF_SLIM);
7008           fprintf (dump_file, "\n");
7009         }
7010
7011       fprintf (dump_file, "\n");
7012     }
7013
7014   body = get_loop_body (loop);
7015   data->body_includes_call = loop_body_includes_call (body, loop->num_nodes);
7016   renumber_gimple_stmt_uids_in_blocks (body, loop->num_nodes);
7017   free (body);
7018
7019   data->loop_single_exit_p = exit != NULL && loop_only_exit_p (loop, exit);
7020
7021   /* For each ssa name determines whether it behaves as an induction variable
7022      in some loop.  */
7023   if (!find_induction_variables (data))
7024     goto finish;
7025
7026   /* Finds interesting uses (item 1).  */
7027   find_interesting_uses (data);
7028   if (n_iv_uses (data) > MAX_CONSIDERED_USES)
7029     goto finish;
7030
7031   /* Finds candidates for the induction variables (item 2).  */
7032   find_iv_candidates (data);
7033
7034   /* Calculates the costs (item 3, part 1).  */
7035   determine_iv_costs (data);
7036   determine_use_iv_costs (data);
7037   determine_set_costs (data);
7038
7039   /* Find the optimal set of induction variables (item 3, part 2).  */
7040   iv_ca = find_optimal_iv_set (data);
7041   if (!iv_ca)
7042     goto finish;
7043   changed = true;
7044
7045   /* Create the new induction variables (item 4, part 1).  */
7046   create_new_ivs (data, iv_ca);
7047   iv_ca_free (&iv_ca);
7048
7049   /* Rewrite the uses (item 4, part 2).  */
7050   rewrite_uses (data);
7051
7052   /* Remove the ivs that are unused after rewriting.  */
7053   remove_unused_ivs (data);
7054
7055   /* We have changed the structure of induction variables; it might happen
7056      that definitions in the scev database refer to some of them that were
7057      eliminated.  */
7058   scev_reset ();
7059
7060 finish:
7061   free_loop_data (data);
7062
7063   return changed;
7064 }
7065
7066 /* Main entry point.  Optimizes induction variables in loops.  */
7067
7068 void
7069 tree_ssa_iv_optimize (void)
7070 {
7071   struct loop *loop;
7072   struct ivopts_data data;
7073
7074   tree_ssa_iv_optimize_init (&data);
7075
7076   /* Optimize the loops starting with the innermost ones.  */
7077   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
7078     {
7079       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
7080         flow_loop_dump (loop, dump_file, NULL, 1);
7081
7082       tree_ssa_iv_optimize_loop (&data, loop);
7083     }
7084
7085   tree_ssa_iv_optimize_finalize (&data);
7086 }