gcc80: Handle TZ specific "%+" format in strftime.
[dragonfly.git] / contrib / gcc-8.0 / gcc / cfgloop.c
1 /* Natural loop discovery code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000-2018 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 under
7 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
8 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
9 version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
12 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 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "backend.h"
24 #include "rtl.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "gimple.h"
27 #include "cfghooks.h"
28 #include "gimple-ssa.h"
29 #include "diagnostic-core.h"
30 #include "cfganal.h"
31 #include "cfgloop.h"
32 #include "gimple-iterator.h"
33 #include "dumpfile.h"
34
35 static void flow_loops_cfg_dump (FILE *);
36 \f
37 /* Dump loop related CFG information.  */
38
39 static void
40 flow_loops_cfg_dump (FILE *file)
41 {
42   basic_block bb;
43
44   if (!file)
45     return;
46
47   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
48     {
49       edge succ;
50       edge_iterator ei;
51
52       fprintf (file, ";; %d succs { ", bb->index);
53       FOR_EACH_EDGE (succ, ei, bb->succs)
54         fprintf (file, "%d ", succ->dest->index);
55       fprintf (file, "}\n");
56     }
57 }
58
59 /* Return nonzero if the nodes of LOOP are a subset of OUTER.  */
60
61 bool
62 flow_loop_nested_p (const struct loop *outer, const struct loop *loop)
63 {
64   unsigned odepth = loop_depth (outer);
65
66   return (loop_depth (loop) > odepth
67           && (*loop->superloops)[odepth] == outer);
68 }
69
70 /* Returns the loop such that LOOP is nested DEPTH (indexed from zero)
71    loops within LOOP.  */
72
73 struct loop *
74 superloop_at_depth (struct loop *loop, unsigned depth)
75 {
76   unsigned ldepth = loop_depth (loop);
77
78   gcc_assert (depth <= ldepth);
79
80   if (depth == ldepth)
81     return loop;
82
83   return (*loop->superloops)[depth];
84 }
85
86 /* Returns the list of the latch edges of LOOP.  */
87
88 static vec<edge> 
89 get_loop_latch_edges (const struct loop *loop)
90 {
91   edge_iterator ei;
92   edge e;
93   vec<edge> ret = vNULL;
94
95   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
96     {
97       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->src, loop->header))
98         ret.safe_push (e);
99     }
100
101   return ret;
102 }
103
104 /* Dump the loop information specified by LOOP to the stream FILE
105    using auxiliary dump callback function LOOP_DUMP_AUX if non null.  */
106
107 void
108 flow_loop_dump (const struct loop *loop, FILE *file,
109                 void (*loop_dump_aux) (const struct loop *, FILE *, int),
110                 int verbose)
111 {
112   basic_block *bbs;
113   unsigned i;
114   vec<edge> latches;
115   edge e;
116
117   if (! loop || ! loop->header)
118     return;
119
120   fprintf (file, ";;\n;; Loop %d\n", loop->num);
121
122   fprintf (file, ";;  header %d, ", loop->header->index);
123   if (loop->latch)
124     fprintf (file, "latch %d\n", loop->latch->index);
125   else
126     {
127       fprintf (file, "multiple latches:");
128       latches = get_loop_latch_edges (loop);
129       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
130         fprintf (file, " %d", e->src->index);
131       latches.release ();
132       fprintf (file, "\n");
133     }
134
135   fprintf (file, ";;  depth %d, outer %ld\n",
136            loop_depth (loop), (long) (loop_outer (loop)
137                                       ? loop_outer (loop)->num : -1));
138
139   if (loop->latch)
140     {
141       bool read_profile_p;
142       gcov_type nit = expected_loop_iterations_unbounded (loop, &read_profile_p);
143       if (read_profile_p && !loop->any_estimate)
144         fprintf (file, ";;  profile-based iteration count: %" PRIu64 "\n",
145                  (uint64_t) nit);
146     }
147
148   fprintf (file, ";;  nodes:");
149   bbs = get_loop_body (loop);
150   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
151     fprintf (file, " %d", bbs[i]->index);
152   free (bbs);
153   fprintf (file, "\n");
154
155   if (loop_dump_aux)
156     loop_dump_aux (loop, file, verbose);
157 }
158
159 /* Dump the loop information about loops to the stream FILE,
160    using auxiliary dump callback function LOOP_DUMP_AUX if non null.  */
161
162 void
163 flow_loops_dump (FILE *file, void (*loop_dump_aux) (const struct loop *, FILE *, int), int verbose)
164 {
165   struct loop *loop;
166
167   if (!current_loops || ! file)
168     return;
169
170   fprintf (file, ";; %d loops found\n", number_of_loops (cfun));
171
172   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_INCLUDE_ROOT)
173     {
174       flow_loop_dump (loop, file, loop_dump_aux, verbose);
175     }
176
177   if (verbose)
178     flow_loops_cfg_dump (file);
179 }
180
181 /* Free data allocated for LOOP.  */
182
183 void
184 flow_loop_free (struct loop *loop)
185 {
186   struct loop_exit *exit, *next;
187
188   vec_free (loop->superloops);
189
190   /* Break the list of the loop exit records.  They will be freed when the
191      corresponding edge is rescanned or removed, and this avoids
192      accessing the (already released) head of the list stored in the
193      loop structure.  */
194   for (exit = loop->exits->next; exit != loop->exits; exit = next)
195     {
196       next = exit->next;
197       exit->next = exit;
198       exit->prev = exit;
199     }
200
201   ggc_free (loop->exits);
202   ggc_free (loop);
203 }
204
205 /* Free all the memory allocated for LOOPS.  */
206
207 void
208 flow_loops_free (struct loops *loops)
209 {
210   if (loops->larray)
211     {
212       unsigned i;
213       loop_p loop;
214
215       /* Free the loop descriptors.  */
216       FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loops->larray, i, loop)
217         {
218           if (!loop)
219             continue;
220
221           flow_loop_free (loop);
222         }
223
224       vec_free (loops->larray);
225     }
226 }
227
228 /* Find the nodes contained within the LOOP with header HEADER.
229    Return the number of nodes within the loop.  */
230
231 int
232 flow_loop_nodes_find (basic_block header, struct loop *loop)
233 {
234   vec<basic_block> stack = vNULL;
235   int num_nodes = 1;
236   edge latch;
237   edge_iterator latch_ei;
238
239   header->loop_father = loop;
240
241   FOR_EACH_EDGE (latch, latch_ei, loop->header->preds)
242     {
243       if (latch->src->loop_father == loop
244           || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, loop->header))
245         continue;
246
247       num_nodes++;
248       stack.safe_push (latch->src);
249       latch->src->loop_father = loop;
250
251       while (!stack.is_empty ())
252         {
253           basic_block node;
254           edge e;
255           edge_iterator ei;
256
257           node = stack.pop ();
258
259           FOR_EACH_EDGE (e, ei, node->preds)
260             {
261               basic_block ancestor = e->src;
262
263               if (ancestor->loop_father != loop)
264                 {
265                   ancestor->loop_father = loop;
266                   num_nodes++;
267                   stack.safe_push (ancestor);
268                 }
269             }
270         }
271     }
272   stack.release ();
273
274   return num_nodes;
275 }
276
277 /* Records the vector of superloops of the loop LOOP, whose immediate
278    superloop is FATHER.  */
279
280 static void
281 establish_preds (struct loop *loop, struct loop *father)
282 {
283   loop_p ploop;
284   unsigned depth = loop_depth (father) + 1;
285   unsigned i;
286
287   loop->superloops = 0;
288   vec_alloc (loop->superloops, depth);
289   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (father->superloops, i, ploop)
290     loop->superloops->quick_push (ploop);
291   loop->superloops->quick_push (father);
292
293   for (ploop = loop->inner; ploop; ploop = ploop->next)
294     establish_preds (ploop, loop);
295 }
296
297 /* Add LOOP to the loop hierarchy tree where FATHER is father of the
298    added loop.  If LOOP has some children, take care of that their
299    pred field will be initialized correctly.  If AFTER is non-null
300    then it's expected it's a pointer into FATHERs inner sibling
301    list and LOOP is added behind AFTER, otherwise it's added in front
302    of FATHERs siblings.  */
303
304 void
305 flow_loop_tree_node_add (struct loop *father, struct loop *loop,
306                          struct loop *after)
307 {
308   if (after)
309     {
310       loop->next = after->next;
311       after->next = loop;
312     }
313   else
314     {
315       loop->next = father->inner;
316       father->inner = loop;
317     }
318
319   establish_preds (loop, father);
320 }
321
322 /* Remove LOOP from the loop hierarchy tree.  */
323
324 void
325 flow_loop_tree_node_remove (struct loop *loop)
326 {
327   struct loop *prev, *father;
328
329   father = loop_outer (loop);
330
331   /* Remove loop from the list of sons.  */
332   if (father->inner == loop)
333     father->inner = loop->next;
334   else
335     {
336       for (prev = father->inner; prev->next != loop; prev = prev->next)
337         continue;
338       prev->next = loop->next;
339     }
340
341   loop->superloops = NULL;
342 }
343
344 /* Allocates and returns new loop structure.  */
345
346 struct loop *
347 alloc_loop (void)
348 {
349   struct loop *loop = ggc_cleared_alloc<struct loop> ();
350
351   loop->exits = ggc_cleared_alloc<loop_exit> ();
352   loop->exits->next = loop->exits->prev = loop->exits;
353   loop->can_be_parallel = false;
354   loop->constraints = 0;
355   loop->nb_iterations_upper_bound = 0;
356   loop->nb_iterations_likely_upper_bound = 0;
357   loop->nb_iterations_estimate = 0;
358   return loop;
359 }
360
361 /* Initializes loops structure LOOPS, reserving place for NUM_LOOPS loops
362    (including the root of the loop tree).  */
363
364 void
365 init_loops_structure (struct function *fn,
366                       struct loops *loops, unsigned num_loops)
367 {
368   struct loop *root;
369
370   memset (loops, 0, sizeof *loops);
371   vec_alloc (loops->larray, num_loops);
372
373   /* Dummy loop containing whole function.  */
374   root = alloc_loop ();
375   root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (fn);
376   root->latch = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
377   root->header = ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
378   ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
379   EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
380
381   loops->larray->quick_push (root);
382   loops->tree_root = root;
383 }
384
385 /* Returns whether HEADER is a loop header.  */
386
387 bool
388 bb_loop_header_p (basic_block header)
389 {
390   edge_iterator ei;
391   edge e;
392
393   /* If we have an abnormal predecessor, do not consider the
394      loop (not worth the problems).  */
395   if (bb_has_abnormal_pred (header))
396     return false;
397
398   /* Look for back edges where a predecessor is dominated
399      by this block.  A natural loop has a single entry
400      node (header) that dominates all the nodes in the
401      loop.  It also has single back edge to the header
402      from a latch node.  */
403   FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
404     {
405       basic_block latch = e->src;
406       if (latch != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
407           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch, header))
408         return true;
409     }
410
411   return false;
412 }
413
414 /* Find all the natural loops in the function and save in LOOPS structure and
415    recalculate loop_father information in basic block structures.
416    If LOOPS is non-NULL then the loop structures for already recorded loops
417    will be re-used and their number will not change.  We assume that no
418    stale loops exist in LOOPS.
419    When LOOPS is NULL it is allocated and re-built from scratch.
420    Return the built LOOPS structure.  */
421
422 struct loops *
423 flow_loops_find (struct loops *loops)
424 {
425   bool from_scratch = (loops == NULL);
426   int *rc_order;
427   int b;
428   unsigned i;
429
430   /* Ensure that the dominators are computed.  */
431   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
432
433   if (!loops)
434     {
435       loops = ggc_cleared_alloc<struct loops> ();
436       init_loops_structure (cfun, loops, 1);
437     }
438
439   /* Ensure that loop exits were released.  */
440   gcc_assert (loops->exits == NULL);
441
442   /* Taking care of this degenerate case makes the rest of
443      this code simpler.  */
444   if (n_basic_blocks_for_fn (cfun) == NUM_FIXED_BLOCKS)
445     return loops;
446
447   /* The root loop node contains all basic-blocks.  */
448   loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (cfun);
449
450   /* Compute depth first search order of the CFG so that outer
451      natural loops will be found before inner natural loops.  */
452   rc_order = XNEWVEC (int, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
453   pre_and_rev_post_order_compute (NULL, rc_order, false);
454
455   /* Gather all loop headers in reverse completion order and allocate
456      loop structures for loops that are not already present.  */
457   auto_vec<loop_p> larray (loops->larray->length ());
458   for (b = 0; b < n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS; b++)
459     {
460       basic_block header = BASIC_BLOCK_FOR_FN (cfun, rc_order[b]);
461       if (bb_loop_header_p (header))
462         {
463           struct loop *loop;
464
465           /* The current active loop tree has valid loop-fathers for
466              header blocks.  */
467           if (!from_scratch
468               && header->loop_father->header == header)
469             {
470               loop = header->loop_father;
471               /* If we found an existing loop remove it from the
472                  loop tree.  It is going to be inserted again
473                  below.  */
474               flow_loop_tree_node_remove (loop);
475             }
476           else
477             {
478               /* Otherwise allocate a new loop structure for the loop.  */
479               loop = alloc_loop ();
480               /* ???  We could re-use unused loop slots here.  */
481               loop->num = loops->larray->length ();
482               vec_safe_push (loops->larray, loop);
483               loop->header = header;
484
485               if (!from_scratch
486                   && dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
487                 fprintf (dump_file, "flow_loops_find: discovered new "
488                          "loop %d with header %d\n",
489                          loop->num, header->index);
490             }
491           /* Reset latch, we recompute it below.  */
492           loop->latch = NULL;
493           larray.safe_push (loop);
494         }
495
496       /* Make blocks part of the loop root node at start.  */
497       header->loop_father = loops->tree_root;
498     }
499
500   free (rc_order);
501
502   /* Now iterate over the loops found, insert them into the loop tree
503      and assign basic-block ownership.  */
504   for (i = 0; i < larray.length (); ++i)
505     {
506       struct loop *loop = larray[i];
507       basic_block header = loop->header;
508       edge_iterator ei;
509       edge e;
510
511       flow_loop_tree_node_add (header->loop_father, loop);
512       loop->num_nodes = flow_loop_nodes_find (loop->header, loop);
513
514       /* Look for the latch for this header block, if it has just a
515          single one.  */
516       FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
517         {
518           basic_block latch = e->src;
519
520           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, latch))
521             {
522               if (loop->latch != NULL)
523                 {
524                   /* More than one latch edge.  */
525                   loop->latch = NULL;
526                   break;
527                 }
528               loop->latch = latch;
529             }
530         }
531     }
532
533   return loops;
534 }
535
536 /* qsort helper for sort_sibling_loops.  */
537
538 static int *sort_sibling_loops_cmp_rpo;
539 static int
540 sort_sibling_loops_cmp (const void *la_, const void *lb_)
541 {
542   const struct loop *la = *(const struct loop * const *)la_;
543   const struct loop *lb = *(const struct loop * const *)lb_;
544   return (sort_sibling_loops_cmp_rpo[la->header->index]
545           - sort_sibling_loops_cmp_rpo[lb->header->index]);
546 }
547
548 /* Sort sibling loops in RPO order.  */
549
550 void
551 sort_sibling_loops (function *fn)
552 {
553   /* Match flow_loops_find in the order we sort sibling loops.  */
554   sort_sibling_loops_cmp_rpo = XNEWVEC (int, last_basic_block_for_fn (cfun));
555   int *rc_order = XNEWVEC (int, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
556   pre_and_rev_post_order_compute_fn (fn, NULL, rc_order, false);
557   for (int i = 0; i < n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS; ++i)
558     sort_sibling_loops_cmp_rpo[rc_order[i]] = i;
559   free (rc_order);
560
561   auto_vec<loop_p, 3> siblings;
562   loop_p loop;
563   FOR_EACH_LOOP_FN (fn, loop, LI_INCLUDE_ROOT)
564     if (loop->inner && loop->inner->next)
565       {
566         loop_p sibling = loop->inner;
567         do
568           {
569             siblings.safe_push (sibling);
570             sibling = sibling->next;
571           }
572         while (sibling);
573         siblings.qsort (sort_sibling_loops_cmp);
574         loop_p *siblingp = &loop->inner;
575         for (unsigned i = 0; i < siblings.length (); ++i)
576           {
577             *siblingp = siblings[i];
578             siblingp = &(*siblingp)->next;
579           }
580         *siblingp = NULL;
581         siblings.truncate (0);
582       }
583
584   free (sort_sibling_loops_cmp_rpo);
585   sort_sibling_loops_cmp_rpo = NULL;
586 }
587
588 /* Ratio of frequencies of edges so that one of more latch edges is
589    considered to belong to inner loop with same header.  */
590 #define HEAVY_EDGE_RATIO 8
591
592 /* Minimum number of samples for that we apply
593    find_subloop_latch_edge_by_profile heuristics.  */
594 #define HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES 10
595
596 /* If the profile info is available, finds an edge in LATCHES that much more
597    frequent than the remaining edges.  Returns such an edge, or NULL if we do
598    not find one.
599
600    We do not use guessed profile here, only the measured one.  The guessed
601    profile is usually too flat and unreliable for this (and it is mostly based
602    on the loop structure of the program, so it does not make much sense to
603    derive the loop structure from it).  */
604
605 static edge
606 find_subloop_latch_edge_by_profile (vec<edge> latches)
607 {
608   unsigned i;
609   edge e, me = NULL;
610   profile_count mcount = profile_count::zero (), tcount = profile_count::zero ();
611
612   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
613     {
614       if (e->count ()> mcount)
615         {
616           me = e;
617           mcount = e->count();
618         }
619       tcount += e->count();
620     }
621
622   if (!tcount.initialized_p () || !(tcount.ipa () > HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES)
623       || (tcount - mcount).apply_scale (HEAVY_EDGE_RATIO, 1) > tcount)
624     return NULL;
625
626   if (dump_file)
627     fprintf (dump_file,
628              "Found latch edge %d -> %d using profile information.\n",
629              me->src->index, me->dest->index);
630   return me;
631 }
632
633 /* Among LATCHES, guesses a latch edge of LOOP corresponding to subloop, based
634    on the structure of induction variables.  Returns this edge, or NULL if we
635    do not find any.
636
637    We are quite conservative, and look just for an obvious simple innermost
638    loop (which is the case where we would lose the most performance by not
639    disambiguating the loop).  More precisely, we look for the following
640    situation: The source of the chosen latch edge dominates sources of all
641    the other latch edges.  Additionally, the header does not contain a phi node
642    such that the argument from the chosen edge is equal to the argument from
643    another edge.  */
644
645 static edge
646 find_subloop_latch_edge_by_ivs (struct loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED, vec<edge> latches)
647 {
648   edge e, latch = latches[0];
649   unsigned i;
650   gphi *phi;
651   gphi_iterator psi;
652   tree lop;
653   basic_block bb;
654
655   /* Find the candidate for the latch edge.  */
656   for (i = 1; latches.iterate (i, &e); i++)
657     if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, e->src))
658       latch = e;
659
660   /* Verify that it dominates all the latch edges.  */
661   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
662     if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->src, latch->src))
663       return NULL;
664
665   /* Check for a phi node that would deny that this is a latch edge of
666      a subloop.  */
667   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
668     {
669       phi = psi.phi ();
670       lop = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch);
671
672       /* Ignore the values that are not changed inside the subloop.  */
673       if (TREE_CODE (lop) != SSA_NAME
674           || SSA_NAME_DEF_STMT (lop) == phi)
675         continue;
676       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (lop));
677       if (!bb || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
678         continue;
679
680       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
681         if (e != latch
682             && PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e) == lop)
683           return NULL;
684     }
685
686   if (dump_file)
687     fprintf (dump_file,
688              "Found latch edge %d -> %d using iv structure.\n",
689              latch->src->index, latch->dest->index);
690   return latch;
691 }
692
693 /* If we can determine that one of the several latch edges of LOOP behaves
694    as a latch edge of a separate subloop, returns this edge.  Otherwise
695    returns NULL.  */
696
697 static edge
698 find_subloop_latch_edge (struct loop *loop)
699 {
700   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
701   edge latch = NULL;
702
703   if (latches.length () > 1)
704     {
705       latch = find_subloop_latch_edge_by_profile (latches);
706
707       if (!latch
708           /* We consider ivs to guess the latch edge only in SSA.  Perhaps we
709              should use cfghook for this, but it is hard to imagine it would
710              be useful elsewhere.  */
711           && current_ir_type () == IR_GIMPLE)
712         latch = find_subloop_latch_edge_by_ivs (loop, latches);
713     }
714
715   latches.release ();
716   return latch;
717 }
718
719 /* Callback for make_forwarder_block.  Returns true if the edge E is marked
720    in the set MFB_REIS_SET.  */
721
722 static hash_set<edge> *mfb_reis_set;
723 static bool
724 mfb_redirect_edges_in_set (edge e)
725 {
726   return mfb_reis_set->contains (e);
727 }
728
729 /* Creates a subloop of LOOP with latch edge LATCH.  */
730
731 static void
732 form_subloop (struct loop *loop, edge latch)
733 {
734   edge_iterator ei;
735   edge e, new_entry;
736   struct loop *new_loop;
737
738   mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
739   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
740     {
741       if (e != latch)
742         mfb_reis_set->add (e);
743     }
744   new_entry = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
745                                     NULL);
746   delete mfb_reis_set;
747
748   loop->header = new_entry->src;
749
750   /* Find the blocks and subloops that belong to the new loop, and add it to
751      the appropriate place in the loop tree.  */
752   new_loop = alloc_loop ();
753   new_loop->header = new_entry->dest;
754   new_loop->latch = latch->src;
755   add_loop (new_loop, loop);
756 }
757
758 /* Make all the latch edges of LOOP to go to a single forwarder block --
759    a new latch of LOOP.  */
760
761 static void
762 merge_latch_edges (struct loop *loop)
763 {
764   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
765   edge latch, e;
766   unsigned i;
767
768   gcc_assert (latches.length () > 0);
769
770   if (latches.length () == 1)
771     loop->latch = latches[0]->src;
772   else
773     {
774       if (dump_file)
775         fprintf (dump_file, "Merged latch edges of loop %d\n", loop->num);
776
777       mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
778       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
779         mfb_reis_set->add (e);
780       latch = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
781                                     NULL);
782       delete mfb_reis_set;
783
784       loop->header = latch->dest;
785       loop->latch = latch->src;
786     }
787
788   latches.release ();
789 }
790
791 /* LOOP may have several latch edges.  Transform it into (possibly several)
792    loops with single latch edge.  */
793
794 static void
795 disambiguate_multiple_latches (struct loop *loop)
796 {
797   edge e;
798
799   /* We eliminate the multiple latches by splitting the header to the forwarder
800      block F and the rest R, and redirecting the edges.  There are two cases:
801
802      1) If there is a latch edge E that corresponds to a subloop (we guess
803         that based on profile -- if it is taken much more often than the
804         remaining edges; and on trees, using the information about induction
805         variables of the loops), we redirect E to R, all the remaining edges to
806         F, then rescan the loops and try again for the outer loop.
807      2) If there is no such edge, we redirect all latch edges to F, and the
808         entry edges to R, thus making F the single latch of the loop.  */
809
810   if (dump_file)
811     fprintf (dump_file, "Disambiguating loop %d with multiple latches\n",
812              loop->num);
813
814   /* During latch merging, we may need to redirect the entry edges to a new
815      block.  This would cause problems if the entry edge was the one from the
816      entry block.  To avoid having to handle this case specially, split
817      such entry edge.  */
818   e = find_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), loop->header);
819   if (e)
820     split_edge (e);
821
822   while (1)
823     {
824       e = find_subloop_latch_edge (loop);
825       if (!e)
826         break;
827
828       form_subloop (loop, e);
829     }
830
831   merge_latch_edges (loop);
832 }
833
834 /* Split loops with multiple latch edges.  */
835
836 void
837 disambiguate_loops_with_multiple_latches (void)
838 {
839   struct loop *loop;
840
841   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
842     {
843       if (!loop->latch)
844         disambiguate_multiple_latches (loop);
845     }
846 }
847
848 /* Return nonzero if basic block BB belongs to LOOP.  */
849 bool
850 flow_bb_inside_loop_p (const struct loop *loop, const_basic_block bb)
851 {
852   struct loop *source_loop;
853
854   if (bb == ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
855       || bb == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
856     return 0;
857
858   source_loop = bb->loop_father;
859   return loop == source_loop || flow_loop_nested_p (loop, source_loop);
860 }
861
862 /* Enumeration predicate for get_loop_body_with_size.  */
863 static bool
864 glb_enum_p (const_basic_block bb, const void *glb_loop)
865 {
866   const struct loop *const loop = (const struct loop *) glb_loop;
867   return (bb != loop->header
868           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, loop->header));
869 }
870
871 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
872    order against direction of edges from latch.  Specially, if
873    header != latch, latch is the 1-st block.  LOOP cannot be the fake
874    loop tree root, and its size must be at most MAX_SIZE.  The blocks
875    in the LOOP body are stored to BODY, and the size of the LOOP is
876    returned.  */
877
878 unsigned
879 get_loop_body_with_size (const struct loop *loop, basic_block *body,
880                          unsigned max_size)
881 {
882   return dfs_enumerate_from (loop->header, 1, glb_enum_p,
883                              body, max_size, loop);
884 }
885
886 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
887    order against direction of edges from latch.  Specially, if
888    header != latch, latch is the 1-st block.  */
889
890 basic_block *
891 get_loop_body (const struct loop *loop)
892 {
893   basic_block *body, bb;
894   unsigned tv = 0;
895
896   gcc_assert (loop->num_nodes);
897
898   body = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
899
900   if (loop->latch == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
901     {
902       /* There may be blocks unreachable from EXIT_BLOCK, hence we need to
903          special-case the fake loop that contains the whole function.  */
904       gcc_assert (loop->num_nodes == (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun));
905       body[tv++] = loop->header;
906       body[tv++] = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun);
907       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
908         body[tv++] = bb;
909     }
910   else
911     tv = get_loop_body_with_size (loop, body, loop->num_nodes);
912
913   gcc_assert (tv == loop->num_nodes);
914   return body;
915 }
916
917 /* Fills dominance descendants inside LOOP of the basic block BB into
918    array TOVISIT from index *TV.  */
919
920 static void
921 fill_sons_in_loop (const struct loop *loop, basic_block bb,
922                    basic_block *tovisit, int *tv)
923 {
924   basic_block son, postpone = NULL;
925
926   tovisit[(*tv)++] = bb;
927   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
928        son;
929        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
930     {
931       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
932         continue;
933
934       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, son))
935         {
936           postpone = son;
937           continue;
938         }
939       fill_sons_in_loop (loop, son, tovisit, tv);
940     }
941
942   if (postpone)
943     fill_sons_in_loop (loop, postpone, tovisit, tv);
944 }
945
946 /* Gets body of a LOOP (that must be different from the outermost loop)
947    sorted by dominance relation.  Additionally, if a basic block s dominates
948    the latch, then only blocks dominated by s are be after it.  */
949
950 basic_block *
951 get_loop_body_in_dom_order (const struct loop *loop)
952 {
953   basic_block *tovisit;
954   int tv;
955
956   gcc_assert (loop->num_nodes);
957
958   tovisit = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
959
960   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
961
962   tv = 0;
963   fill_sons_in_loop (loop, loop->header, tovisit, &tv);
964
965   gcc_assert (tv == (int) loop->num_nodes);
966
967   return tovisit;
968 }
969
970 /* Gets body of a LOOP sorted via provided BB_COMPARATOR.  */
971
972 basic_block *
973 get_loop_body_in_custom_order (const struct loop *loop,
974                                int (*bb_comparator) (const void *, const void *))
975 {
976   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
977
978   qsort (bbs, loop->num_nodes, sizeof (basic_block), bb_comparator);
979
980   return bbs;
981 }
982
983 /* Get body of a LOOP in breadth first sort order.  */
984
985 basic_block *
986 get_loop_body_in_bfs_order (const struct loop *loop)
987 {
988   basic_block *blocks;
989   basic_block bb;
990   unsigned int i = 1;
991   unsigned int vc = 0;
992
993   gcc_assert (loop->num_nodes);
994   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
995
996   blocks = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
997   auto_bitmap visited;
998   blocks[0] = loop->header;
999   bitmap_set_bit (visited, loop->header->index);
1000   while (i < loop->num_nodes)
1001     {
1002       edge e;
1003       edge_iterator ei;
1004       gcc_assert (i > vc);
1005       bb = blocks[vc++];
1006
1007       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1008         {
1009           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1010             {
1011               /* This bb is now visited.  */
1012               if (bitmap_set_bit (visited, e->dest->index))
1013                 blocks[i++] = e->dest;
1014             }
1015         }
1016     }
1017
1018   return blocks;
1019 }
1020
1021 /* Hash function for struct loop_exit.  */
1022
1023 hashval_t
1024 loop_exit_hasher::hash (loop_exit *exit)
1025 {
1026   return htab_hash_pointer (exit->e);
1027 }
1028
1029 /* Equality function for struct loop_exit.  Compares with edge.  */
1030
1031 bool
1032 loop_exit_hasher::equal (loop_exit *exit, edge e)
1033 {
1034   return exit->e == e;
1035 }
1036
1037 /* Frees the list of loop exit descriptions EX.  */
1038
1039 void
1040 loop_exit_hasher::remove (loop_exit *exit)
1041 {
1042   loop_exit *next;
1043   for (; exit; exit = next)
1044     {
1045       next = exit->next_e;
1046
1047       exit->next->prev = exit->prev;
1048       exit->prev->next = exit->next;
1049
1050       ggc_free (exit);
1051     }
1052 }
1053
1054 /* Returns the list of records for E as an exit of a loop.  */
1055
1056 static struct loop_exit *
1057 get_exit_descriptions (edge e)
1058 {
1059   return current_loops->exits->find_with_hash (e, htab_hash_pointer (e));
1060 }
1061
1062 /* Updates the lists of loop exits in that E appears.
1063    If REMOVED is true, E is being removed, and we
1064    just remove it from the lists of exits.
1065    If NEW_EDGE is true and E is not a loop exit, we
1066    do not try to remove it from loop exit lists.  */
1067
1068 void
1069 rescan_loop_exit (edge e, bool new_edge, bool removed)
1070 {
1071   struct loop_exit *exits = NULL, *exit;
1072   struct loop *aloop, *cloop;
1073
1074   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1075     return;
1076
1077   if (!removed
1078       && e->src->loop_father != NULL
1079       && e->dest->loop_father != NULL
1080       && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, e->dest))
1081     {
1082       cloop = find_common_loop (e->src->loop_father, e->dest->loop_father);
1083       for (aloop = e->src->loop_father;
1084            aloop != cloop;
1085            aloop = loop_outer (aloop))
1086         {
1087           exit = ggc_alloc<loop_exit> ();
1088           exit->e = e;
1089
1090           exit->next = aloop->exits->next;
1091           exit->prev = aloop->exits;
1092           exit->next->prev = exit;
1093           exit->prev->next = exit;
1094
1095           exit->next_e = exits;
1096           exits = exit;
1097         }
1098     }
1099
1100   if (!exits && new_edge)
1101     return;
1102
1103   loop_exit **slot
1104     = current_loops->exits->find_slot_with_hash (e, htab_hash_pointer (e),
1105                                                  exits ? INSERT : NO_INSERT);
1106   if (!slot)
1107     return;
1108
1109   if (exits)
1110     {
1111       if (*slot)
1112         loop_exit_hasher::remove (*slot);
1113       *slot = exits;
1114     }
1115   else
1116     current_loops->exits->clear_slot (slot);
1117 }
1118
1119 /* For each loop, record list of exit edges, and start maintaining these
1120    lists.  */
1121
1122 void
1123 record_loop_exits (void)
1124 {
1125   basic_block bb;
1126   edge_iterator ei;
1127   edge e;
1128
1129   if (!current_loops)
1130     return;
1131
1132   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1133     return;
1134   loops_state_set (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1135
1136   gcc_assert (current_loops->exits == NULL);
1137   current_loops->exits
1138     = hash_table<loop_exit_hasher>::create_ggc (2 * number_of_loops (cfun));
1139
1140   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1141     {
1142       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1143         {
1144           rescan_loop_exit (e, true, false);
1145         }
1146     }
1147 }
1148
1149 /* Dumps information about the exit in *SLOT to FILE.
1150    Callback for htab_traverse.  */
1151
1152 int
1153 dump_recorded_exit (loop_exit **slot, FILE *file)
1154 {
1155   struct loop_exit *exit = *slot;
1156   unsigned n = 0;
1157   edge e = exit->e;
1158
1159   for (; exit != NULL; exit = exit->next_e)
1160     n++;
1161
1162   fprintf (file, "Edge %d->%d exits %u loops\n",
1163            e->src->index, e->dest->index, n);
1164
1165   return 1;
1166 }
1167
1168 /* Dumps the recorded exits of loops to FILE.  */
1169
1170 extern void dump_recorded_exits (FILE *);
1171 void
1172 dump_recorded_exits (FILE *file)
1173 {
1174   if (!current_loops->exits)
1175     return;
1176   current_loops->exits->traverse<FILE *, dump_recorded_exit> (file);
1177 }
1178
1179 /* Releases lists of loop exits.  */
1180
1181 void
1182 release_recorded_exits (function *fn)
1183 {
1184   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS));
1185   loops_for_fn (fn)->exits->empty ();
1186   loops_for_fn (fn)->exits = NULL;
1187   loops_state_clear (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1188 }
1189
1190 /* Returns the list of the exit edges of a LOOP.  */
1191
1192 vec<edge> 
1193 get_loop_exit_edges (const struct loop *loop)
1194 {
1195   vec<edge> edges = vNULL;
1196   edge e;
1197   unsigned i;
1198   basic_block *body;
1199   edge_iterator ei;
1200   struct loop_exit *exit;
1201
1202   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1203
1204   /* If we maintain the lists of exits, use them.  Otherwise we must
1205      scan the body of the loop.  */
1206   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1207     {
1208       for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1209         edges.safe_push (exit->e);
1210     }
1211   else
1212     {
1213       body = get_loop_body (loop);
1214       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1215         FOR_EACH_EDGE (e, ei, body[i]->succs)
1216           {
1217             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1218               edges.safe_push (e);
1219           }
1220       free (body);
1221     }
1222
1223   return edges;
1224 }
1225
1226 /* Counts the number of conditional branches inside LOOP.  */
1227
1228 unsigned
1229 num_loop_branches (const struct loop *loop)
1230 {
1231   unsigned i, n;
1232   basic_block * body;
1233
1234   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1235
1236   body = get_loop_body (loop);
1237   n = 0;
1238   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1239     if (EDGE_COUNT (body[i]->succs) >= 2)
1240       n++;
1241   free (body);
1242
1243   return n;
1244 }
1245
1246 /* Adds basic block BB to LOOP.  */
1247 void
1248 add_bb_to_loop (basic_block bb, struct loop *loop)
1249 {
1250   unsigned i;
1251   loop_p ploop;
1252   edge_iterator ei;
1253   edge e;
1254
1255   gcc_assert (bb->loop_father == NULL);
1256   bb->loop_father = loop;
1257   loop->num_nodes++;
1258   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1259     ploop->num_nodes++;
1260
1261   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1262     {
1263       rescan_loop_exit (e, true, false);
1264     }
1265   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1266     {
1267       rescan_loop_exit (e, true, false);
1268     }
1269 }
1270
1271 /* Remove basic block BB from loops.  */
1272 void
1273 remove_bb_from_loops (basic_block bb)
1274 {
1275   unsigned i;
1276   struct loop *loop = bb->loop_father;
1277   loop_p ploop;
1278   edge_iterator ei;
1279   edge e;
1280
1281   gcc_assert (loop != NULL);
1282   loop->num_nodes--;
1283   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1284     ploop->num_nodes--;
1285   bb->loop_father = NULL;
1286
1287   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1288     {
1289       rescan_loop_exit (e, false, true);
1290     }
1291   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1292     {
1293       rescan_loop_exit (e, false, true);
1294     }
1295 }
1296
1297 /* Finds nearest common ancestor in loop tree for given loops.  */
1298 struct loop *
1299 find_common_loop (struct loop *loop_s, struct loop *loop_d)
1300 {
1301   unsigned sdepth, ddepth;
1302
1303   if (!loop_s) return loop_d;
1304   if (!loop_d) return loop_s;
1305
1306   sdepth = loop_depth (loop_s);
1307   ddepth = loop_depth (loop_d);
1308
1309   if (sdepth < ddepth)
1310     loop_d = (*loop_d->superloops)[sdepth];
1311   else if (sdepth > ddepth)
1312     loop_s = (*loop_s->superloops)[ddepth];
1313
1314   while (loop_s != loop_d)
1315     {
1316       loop_s = loop_outer (loop_s);
1317       loop_d = loop_outer (loop_d);
1318     }
1319   return loop_s;
1320 }
1321
1322 /* Removes LOOP from structures and frees its data.  */
1323
1324 void
1325 delete_loop (struct loop *loop)
1326 {
1327   /* Remove the loop from structure.  */
1328   flow_loop_tree_node_remove (loop);
1329
1330   /* Remove loop from loops array.  */
1331   (*current_loops->larray)[loop->num] = NULL;
1332
1333   /* Free loop data.  */
1334   flow_loop_free (loop);
1335 }
1336
1337 /* Cancels the LOOP; it must be innermost one.  */
1338
1339 static void
1340 cancel_loop (struct loop *loop)
1341 {
1342   basic_block *bbs;
1343   unsigned i;
1344   struct loop *outer = loop_outer (loop);
1345
1346   gcc_assert (!loop->inner);
1347
1348   /* Move blocks up one level (they should be removed as soon as possible).  */
1349   bbs = get_loop_body (loop);
1350   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1351     bbs[i]->loop_father = outer;
1352
1353   free (bbs);
1354   delete_loop (loop);
1355 }
1356
1357 /* Cancels LOOP and all its subloops.  */
1358 void
1359 cancel_loop_tree (struct loop *loop)
1360 {
1361   while (loop->inner)
1362     cancel_loop_tree (loop->inner);
1363   cancel_loop (loop);
1364 }
1365
1366 /* Checks that information about loops is correct
1367      -- sizes of loops are all right
1368      -- results of get_loop_body really belong to the loop
1369      -- loop header have just single entry edge and single latch edge
1370      -- loop latches have only single successor that is header of their loop
1371      -- irreducible loops are correctly marked
1372      -- the cached loop depth and loop father of each bb is correct
1373   */
1374 DEBUG_FUNCTION void
1375 verify_loop_structure (void)
1376 {
1377   unsigned *sizes, i, j;
1378   basic_block bb, *bbs;
1379   struct loop *loop;
1380   int err = 0;
1381   edge e;
1382   unsigned num = number_of_loops (cfun);
1383   struct loop_exit *exit, *mexit;
1384   bool dom_available = dom_info_available_p (CDI_DOMINATORS);
1385
1386   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_NEED_FIXUP))
1387     {
1388       error ("loop verification on loop tree that needs fixup");
1389       err = 1;
1390     }
1391
1392   /* We need up-to-date dominators, compute or verify them.  */
1393   if (!dom_available)
1394     calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1395   else
1396     verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1397
1398   /* Check the loop tree root.  */
1399   if (current_loops->tree_root->header != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1400       || current_loops->tree_root->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1401       || (current_loops->tree_root->num_nodes
1402           != (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun)))
1403     {
1404       error ("corrupt loop tree root");
1405       err = 1;
1406     }
1407
1408   /* Check the headers.  */
1409   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1410     if (bb_loop_header_p (bb))
1411       {
1412         if (bb->loop_father->header == NULL)
1413           {
1414             error ("loop with header %d marked for removal", bb->index);
1415             err = 1;
1416           }
1417         else if (bb->loop_father->header != bb)
1418           {
1419             error ("loop with header %d not in loop tree", bb->index);
1420             err = 1;
1421           }
1422       }
1423     else if (bb->loop_father->header == bb)
1424       {
1425         error ("non-loop with header %d not marked for removal", bb->index);
1426         err = 1;
1427       }
1428
1429   /* Check the recorded loop father and sizes of loops.  */
1430   auto_sbitmap visited (last_basic_block_for_fn (cfun));
1431   bitmap_clear (visited);
1432   bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1433   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
1434     {
1435       unsigned n;
1436
1437       if (loop->header == NULL)
1438         {
1439           error ("removed loop %d in loop tree", loop->num);
1440           err = 1;
1441           continue;
1442         }
1443
1444       n = get_loop_body_with_size (loop, bbs, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1445       if (loop->num_nodes != n)
1446         {
1447           error ("size of loop %d should be %d, not %d",
1448                  loop->num, n, loop->num_nodes);
1449           err = 1;
1450         }
1451
1452       for (j = 0; j < n; j++)
1453         {
1454           bb = bbs[j];
1455
1456           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1457             {
1458               error ("bb %d does not belong to loop %d",
1459                      bb->index, loop->num);
1460               err = 1;
1461             }
1462
1463           /* Ignore this block if it is in an inner loop.  */
1464           if (bitmap_bit_p (visited, bb->index))
1465             continue;
1466           bitmap_set_bit (visited, bb->index);
1467
1468           if (bb->loop_father != loop)
1469             {
1470               error ("bb %d has father loop %d, should be loop %d",
1471                      bb->index, bb->loop_father->num, loop->num);
1472               err = 1;
1473             }
1474         }
1475     }
1476   free (bbs);
1477
1478   /* Check headers and latches.  */
1479   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1480     {
1481       i = loop->num;
1482       if (loop->header == NULL)
1483         continue;
1484       if (!bb_loop_header_p (loop->header))
1485         {
1486           error ("loop %d%'s header is not a loop header", i);
1487           err = 1;
1488         }
1489       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS)
1490           && EDGE_COUNT (loop->header->preds) != 2)
1491         {
1492           error ("loop %d%'s header does not have exactly 2 entries", i);
1493           err = 1;
1494         }
1495       if (loop->latch)
1496         {
1497           if (!find_edge (loop->latch, loop->header))
1498             {
1499               error ("loop %d%'s latch does not have an edge to its header", i);
1500               err = 1;
1501             }
1502           if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, loop->header))
1503             {
1504               error ("loop %d%'s latch is not dominated by its header", i);
1505               err = 1;
1506             }
1507         }
1508       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
1509         {
1510           if (!single_succ_p (loop->latch))
1511             {
1512               error ("loop %d%'s latch does not have exactly 1 successor", i);
1513               err = 1;
1514             }
1515           if (single_succ (loop->latch) != loop->header)
1516             {
1517               error ("loop %d%'s latch does not have header as successor", i);
1518               err = 1;
1519             }
1520           if (loop->latch->loop_father != loop)
1521             {
1522               error ("loop %d%'s latch does not belong directly to it", i);
1523               err = 1;
1524             }
1525         }
1526       if (loop->header->loop_father != loop)
1527         {
1528           error ("loop %d%'s header does not belong directly to it", i);
1529           err = 1;
1530         }
1531       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS)
1532           && (loop_latch_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP))
1533         {
1534           error ("loop %d%'s latch is marked as part of irreducible region", i);
1535           err = 1;
1536         }
1537     }
1538
1539   /* Check irreducible loops.  */
1540   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
1541     {
1542       /* Record old info.  */
1543       auto_sbitmap irreds (last_basic_block_for_fn (cfun));
1544       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1545         {
1546           edge_iterator ei;
1547           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1548             bitmap_set_bit (irreds, bb->index);
1549           else
1550             bitmap_clear_bit (irreds, bb->index);
1551           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1552             if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1553               e->flags |= EDGE_ALL_FLAGS + 1;
1554         }
1555
1556       /* Recount it.  */
1557       mark_irreducible_loops ();
1558
1559       /* Compare.  */
1560       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1561         {
1562           edge_iterator ei;
1563
1564           if ((bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1565               && !bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1566             {
1567               error ("basic block %d should be marked irreducible", bb->index);
1568               err = 1;
1569             }
1570           else if (!(bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1571               && bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1572             {
1573               error ("basic block %d should not be marked irreducible", bb->index);
1574               err = 1;
1575             }
1576           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1577             {
1578               if ((e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1579                   && !(e->flags & (EDGE_ALL_FLAGS + 1)))
1580                 {
1581                   error ("edge from %d to %d should be marked irreducible",
1582                          e->src->index, e->dest->index);
1583                   err = 1;
1584                 }
1585               else if (!(e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1586                        && (e->flags & (EDGE_ALL_FLAGS + 1)))
1587                 {
1588                   error ("edge from %d to %d should not be marked irreducible",
1589                          e->src->index, e->dest->index);
1590                   err = 1;
1591                 }
1592               e->flags &= ~(EDGE_ALL_FLAGS + 1);
1593             }
1594         }
1595     }
1596
1597   /* Check the recorded loop exits.  */
1598   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1599     {
1600       if (!loop->exits || loop->exits->e != NULL)
1601         {
1602           error ("corrupted head of the exits list of loop %d",
1603                  loop->num);
1604           err = 1;
1605         }
1606       else
1607         {
1608           /* Check that the list forms a cycle, and all elements except
1609              for the head are nonnull.  */
1610           for (mexit = loop->exits, exit = mexit->next, i = 0;
1611                exit->e && exit != mexit;
1612                exit = exit->next)
1613             {
1614               if (i++ & 1)
1615                 mexit = mexit->next;
1616             }
1617
1618           if (exit != loop->exits)
1619             {
1620               error ("corrupted exits list of loop %d", loop->num);
1621               err = 1;
1622             }
1623         }
1624
1625       if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1626         {
1627           if (loop->exits->next != loop->exits)
1628             {
1629               error ("nonempty exits list of loop %d, but exits are not recorded",
1630                      loop->num);
1631               err = 1;
1632             }
1633         }
1634     }
1635
1636   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1637     {
1638       unsigned n_exits = 0, eloops;
1639
1640       sizes = XCNEWVEC (unsigned, num);
1641       memset (sizes, 0, sizeof (unsigned) * num);
1642       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1643         {
1644           edge_iterator ei;
1645           if (bb->loop_father == current_loops->tree_root)
1646             continue;
1647           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1648             {
1649               if (flow_bb_inside_loop_p (bb->loop_father, e->dest))
1650                 continue;
1651
1652               n_exits++;
1653               exit = get_exit_descriptions (e);
1654               if (!exit)
1655                 {
1656                   error ("exit %d->%d not recorded",
1657                          e->src->index, e->dest->index);
1658                   err = 1;
1659                 }
1660               eloops = 0;
1661               for (; exit; exit = exit->next_e)
1662                 eloops++;
1663
1664               for (loop = bb->loop_father;
1665                    loop != e->dest->loop_father
1666                    /* When a loop exit is also an entry edge which
1667                       can happen when avoiding CFG manipulations
1668                       then the last loop exited is the outer loop
1669                       of the loop entered.  */
1670                    && loop != loop_outer (e->dest->loop_father);
1671                    loop = loop_outer (loop))
1672                 {
1673                   eloops--;
1674                   sizes[loop->num]++;
1675                 }
1676
1677               if (eloops != 0)
1678                 {
1679                   error ("wrong list of exited loops for edge  %d->%d",
1680                          e->src->index, e->dest->index);
1681                   err = 1;
1682                 }
1683             }
1684         }
1685
1686       if (n_exits != current_loops->exits->elements ())
1687         {
1688           error ("too many loop exits recorded");
1689           err = 1;
1690         }
1691
1692       FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1693         {
1694           eloops = 0;
1695           for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1696             eloops++;
1697           if (eloops != sizes[loop->num])
1698             {
1699               error ("%d exits recorded for loop %d (having %d exits)",
1700                      eloops, loop->num, sizes[loop->num]);
1701               err = 1;
1702             }
1703         }
1704
1705       free (sizes);
1706     }
1707
1708   gcc_assert (!err);
1709
1710   if (!dom_available)
1711     free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1712 }
1713
1714 /* Returns latch edge of LOOP.  */
1715 edge
1716 loop_latch_edge (const struct loop *loop)
1717 {
1718   return find_edge (loop->latch, loop->header);
1719 }
1720
1721 /* Returns preheader edge of LOOP.  */
1722 edge
1723 loop_preheader_edge (const struct loop *loop)
1724 {
1725   edge e;
1726   edge_iterator ei;
1727
1728   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS)
1729               && ! loops_state_satisfies_p (LOOPS_MAY_HAVE_MULTIPLE_LATCHES));
1730
1731   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
1732     if (e->src != loop->latch)
1733       break;
1734
1735   if (! e)
1736     {
1737       gcc_assert (! loop_outer (loop));
1738       return single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1739     }
1740
1741   return e;
1742 }
1743
1744 /* Returns true if E is an exit of LOOP.  */
1745
1746 bool
1747 loop_exit_edge_p (const struct loop *loop, const_edge e)
1748 {
1749   return (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->src)
1750           && !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest));
1751 }
1752
1753 /* Returns the single exit edge of LOOP, or NULL if LOOP has either no exit
1754    or more than one exit.  If loops do not have the exits recorded, NULL
1755    is returned always.  */
1756
1757 edge
1758 single_exit (const struct loop *loop)
1759 {
1760   struct loop_exit *exit = loop->exits->next;
1761
1762   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1763     return NULL;
1764
1765   if (exit->e && exit->next == loop->exits)
1766     return exit->e;
1767   else
1768     return NULL;
1769 }
1770
1771 /* Returns true when BB has an incoming edge exiting LOOP.  */
1772
1773 bool
1774 loop_exits_to_bb_p (struct loop *loop, basic_block bb)
1775 {
1776   edge e;
1777   edge_iterator ei;
1778
1779   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1780     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1781       return true;
1782
1783   return false;
1784 }
1785
1786 /* Returns true when BB has an outgoing edge exiting LOOP.  */
1787
1788 bool
1789 loop_exits_from_bb_p (struct loop *loop, basic_block bb)
1790 {
1791   edge e;
1792   edge_iterator ei;
1793
1794   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1795     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1796       return true;
1797
1798   return false;
1799 }
1800
1801 /* Return location corresponding to the loop control condition if possible.  */
1802
1803 location_t
1804 get_loop_location (struct loop *loop)
1805 {
1806   rtx_insn *insn = NULL;
1807   struct niter_desc *desc = NULL;
1808   edge exit;
1809
1810   /* For a for or while loop, we would like to return the location
1811      of the for or while statement, if possible.  To do this, look
1812      for the branch guarding the loop back-edge.  */
1813
1814   /* If this is a simple loop with an in_edge, then the loop control
1815      branch is typically at the end of its source.  */
1816   desc = get_simple_loop_desc (loop);
1817   if (desc->in_edge)
1818     {
1819       FOR_BB_INSNS_REVERSE (desc->in_edge->src, insn)
1820         {
1821           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1822             return INSN_LOCATION (insn);
1823         }
1824     }
1825   /* If loop has a single exit, then the loop control branch
1826      must be at the end of its source.  */
1827   if ((exit = single_exit (loop)))
1828     {
1829       FOR_BB_INSNS_REVERSE (exit->src, insn)
1830         {
1831           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1832             return INSN_LOCATION (insn);
1833         }
1834     }
1835   /* Next check the latch, to see if it is non-empty.  */
1836   FOR_BB_INSNS_REVERSE (loop->latch, insn)
1837     {
1838       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1839         return INSN_LOCATION (insn);
1840     }
1841   /* Finally, if none of the above identifies the loop control branch,
1842      return the first location in the loop header.  */
1843   FOR_BB_INSNS (loop->header, insn)
1844     {
1845       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1846         return INSN_LOCATION (insn);
1847     }
1848   /* If all else fails, simply return the current function location.  */
1849   return DECL_SOURCE_LOCATION (current_function_decl);
1850 }
1851
1852 /* Records that every statement in LOOP is executed I_BOUND times.
1853    REALISTIC is true if I_BOUND is expected to be close to the real number
1854    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
1855    I_BOUND times.  */
1856
1857 void
1858 record_niter_bound (struct loop *loop, const widest_int &i_bound,
1859                     bool realistic, bool upper)
1860 {
1861   /* Update the bounds only when there is no previous estimation, or when the
1862      current estimation is smaller.  */
1863   if (upper
1864       && (!loop->any_upper_bound
1865           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_upper_bound)))
1866     {
1867       loop->any_upper_bound = true;
1868       loop->nb_iterations_upper_bound = i_bound;
1869       if (!loop->any_likely_upper_bound)
1870         {
1871           loop->any_likely_upper_bound = true;
1872           loop->nb_iterations_likely_upper_bound = i_bound;
1873         }
1874     }
1875   if (realistic
1876       && (!loop->any_estimate
1877           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_estimate)))
1878     {
1879       loop->any_estimate = true;
1880       loop->nb_iterations_estimate = i_bound;
1881     }
1882   if (!realistic
1883       && (!loop->any_likely_upper_bound
1884           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_likely_upper_bound)))
1885     {
1886       loop->any_likely_upper_bound = true;
1887       loop->nb_iterations_likely_upper_bound = i_bound;
1888     }
1889
1890   /* If an upper bound is smaller than the realistic estimate of the
1891      number of iterations, use the upper bound instead.  */
1892   if (loop->any_upper_bound
1893       && loop->any_estimate
1894       && wi::ltu_p (loop->nb_iterations_upper_bound,
1895                     loop->nb_iterations_estimate))
1896     loop->nb_iterations_estimate = loop->nb_iterations_upper_bound;
1897   if (loop->any_upper_bound
1898       && loop->any_likely_upper_bound
1899       && wi::ltu_p (loop->nb_iterations_upper_bound,
1900                     loop->nb_iterations_likely_upper_bound))
1901     loop->nb_iterations_likely_upper_bound = loop->nb_iterations_upper_bound;
1902 }
1903
1904 /* Similar to get_estimated_loop_iterations, but returns the estimate only
1905    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
1906    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
1907
1908 HOST_WIDE_INT
1909 get_estimated_loop_iterations_int (struct loop *loop)
1910 {
1911   widest_int nit;
1912   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
1913
1914   if (!get_estimated_loop_iterations (loop, &nit))
1915     return -1;
1916
1917   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
1918     return -1;
1919   hwi_nit = nit.to_shwi ();
1920
1921   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
1922 }
1923
1924 /* Returns an upper bound on the number of executions of statements
1925    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
1926    the number of execution of the latch by one.  */
1927
1928 HOST_WIDE_INT
1929 max_stmt_executions_int (struct loop *loop)
1930 {
1931   HOST_WIDE_INT nit = get_max_loop_iterations_int (loop);
1932   HOST_WIDE_INT snit;
1933
1934   if (nit == -1)
1935     return -1;
1936
1937   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
1938
1939   /* If the computation overflows, return -1.  */
1940   return snit < 0 ? -1 : snit;
1941 }
1942
1943 /* Returns an likely upper bound on the number of executions of statements
1944    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
1945    the number of execution of the latch by one.  */
1946
1947 HOST_WIDE_INT
1948 likely_max_stmt_executions_int (struct loop *loop)
1949 {
1950   HOST_WIDE_INT nit = get_likely_max_loop_iterations_int (loop);
1951   HOST_WIDE_INT snit;
1952
1953   if (nit == -1)
1954     return -1;
1955
1956   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
1957
1958   /* If the computation overflows, return -1.  */
1959   return snit < 0 ? -1 : snit;
1960 }
1961
1962 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
1963    LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns false, otherwise
1964    returns true.  */
1965
1966 bool
1967 get_estimated_loop_iterations (struct loop *loop, widest_int *nit)
1968 {
1969   /* Even if the bound is not recorded, possibly we can derrive one from
1970      profile.  */
1971   if (!loop->any_estimate)
1972     {
1973       if (loop->header->count.reliable_p ())
1974         {
1975           *nit = gcov_type_to_wide_int
1976                    (expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1);
1977           return true;
1978         }
1979       return false;
1980     }
1981
1982   *nit = loop->nb_iterations_estimate;
1983   return true;
1984 }
1985
1986 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
1987    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
1988    false, otherwise returns true.  */
1989
1990 bool
1991 get_max_loop_iterations (const struct loop *loop, widest_int *nit)
1992 {
1993   if (!loop->any_upper_bound)
1994     return false;
1995
1996   *nit = loop->nb_iterations_upper_bound;
1997   return true;
1998 }
1999
2000 /* Similar to get_max_loop_iterations, but returns the estimate only
2001    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
2002    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
2003
2004 HOST_WIDE_INT
2005 get_max_loop_iterations_int (const struct loop *loop)
2006 {
2007   widest_int nit;
2008   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
2009
2010   if (!get_max_loop_iterations (loop, &nit))
2011     return -1;
2012
2013   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
2014     return -1;
2015   hwi_nit = nit.to_shwi ();
2016
2017   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
2018 }
2019
2020 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
2021    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
2022    false, otherwise returns true.  */
2023
2024 bool
2025 get_likely_max_loop_iterations (struct loop *loop, widest_int *nit)
2026 {
2027   if (!loop->any_likely_upper_bound)
2028     return false;
2029
2030   *nit = loop->nb_iterations_likely_upper_bound;
2031   return true;
2032 }
2033
2034 /* Similar to get_max_loop_iterations, but returns the estimate only
2035    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
2036    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
2037
2038 HOST_WIDE_INT
2039 get_likely_max_loop_iterations_int (struct loop *loop)
2040 {
2041   widest_int nit;
2042   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
2043
2044   if (!get_likely_max_loop_iterations (loop, &nit))
2045     return -1;
2046
2047   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
2048     return -1;
2049   hwi_nit = nit.to_shwi ();
2050
2051   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
2052 }
2053
2054 /* Returns the loop depth of the loop BB belongs to.  */
2055
2056 int
2057 bb_loop_depth (const_basic_block bb)
2058 {
2059   return bb->loop_father ? loop_depth (bb->loop_father) : 0;
2060 }
2061
2062 /* Marks LOOP for removal and sets LOOPS_NEED_FIXUP.  */
2063
2064 void
2065 mark_loop_for_removal (loop_p loop)
2066 {
2067   if (loop->header == NULL)
2068     return;
2069   loop->former_header = loop->header;
2070   loop->header = NULL;
2071   loop->latch = NULL;
2072   loops_state_set (LOOPS_NEED_FIXUP);
2073 }