gcc80: Handle TZ specific "%+" format in strftime.
[dragonfly.git] / contrib / gcc-8.0 / gcc / early-remat.c
1 /* Early (pre-RA) rematerialization
2    Copyright (C) 2017 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 "df.h"
26 #include "tree-pass.h"
27 #include "memmodel.h"
28 #include "emit-rtl.h"
29 #include "insn-config.h"
30 #include "recog.h"
31 /* FIXME: The next two are only needed for gen_move_insn.  */
32 #include "tree.h"
33 #include "expr.h"
34 #include "target.h"
35 #include "inchash.h"
36 #include "rtlhash.h"
37 #include "print-rtl.h"
38 #include "rtl-iter.h"
39
40 /* This pass runs before register allocation and implements an aggressive
41    form of rematerialization.  It looks for pseudo registers R of mode M
42    for which:
43
44      (a) there are no call-preserved registers of mode M; and
45      (b) spilling R to the stack is expensive.
46
47    The assumption is that it's better to recompute R after each call instead
48    of spilling it, even if this extends the live ranges of other registers.
49
50    The motivating example for which these conditions hold are AArch64 SVE
51    vectors and predicates.  Spilling them to the stack makes the frame
52    variable-sized, which we'd like to avoid if possible.  It's also very
53    rare for SVE values to be "naturally" live across a call: usually this
54    happens as a result of CSE or other code motion.
55
56    The pass is split into the following phases:
57
58    Collection phase
59    ================
60
61    First we go through all pseudo registers looking for any that meet
62    the conditions above.  For each such register R, we go through each
63    instruction that defines R to see whether any of them are suitable
64    rematerialization candidates.  If at least one is, we treat all the
65    instructions that define R as candidates, but record which ones are
66    not in fact suitable.  These unsuitable candidates exist only for the
67    sake of calculating reaching definitions (see below).
68
69    A "candidate" is a single instruction that we want to rematerialize
70    and a "candidate register" is a register that is set by at least one
71    candidate.
72
73    Candidate sorting
74    =================
75
76    Next we sort the candidates based on the cfg postorder, so that if
77    candidate C1 uses candidate C2, C1 has a lower index than C2.
78    This is useful when iterating through candidate bitmaps.
79
80    Reaching definition calculation
81    ===============================
82
83    We then compute standard reaching-definition sets for each candidate.
84    Each set specifies which candidates might provide the current definition
85    of a live candidate register.
86
87    From here on, a candidate C is "live" at a point P if the candidate
88    register defined by C is live at P and if C's definition reaches P.
89    An instruction I "uses" a candidate C if I takes the register defined by
90    C as input and if C is one of the reaching definitions of that register.
91
92    Candidate validation and value numbering
93    ========================================
94
95    Next we simultaneously decide which candidates are valid and look
96    for candidates that are equivalent to each other, assigning numbers
97    to each unique candidate value.  A candidate C is invalid if:
98
99      (a) C uses an invalid candidate;
100
101      (b) there is a cycle of candidate uses involving C; or
102
103      (c) C takes a candidate register R as input and the reaching
104          definitions of R do not have the same value number.
105
106    We assign a "representative" candidate C to each value number and from
107    here on replace references to other candidates with that value number
108    with references to C.  It is then only possible to rematerialize a
109    register R at point P if (after this replacement) there is a single
110    reaching definition of R at P.
111
112    Local phase
113    ===========
114
115    During this phase we go through each block and look for cases in which:
116
117      (a) an instruction I comes between two call instructions CI1 and CI2;
118
119      (b) I uses a candidate register R;
120
121      (c) a candidate C provides the only reaching definition of R; and
122
123      (d) C does not come between CI1 and I.
124
125    We then emit a copy of C after CI1, as well as the transitive closure
126    TC of the candidates used by C.  The copies of TC might use the original
127    candidate registers or new temporary registers, depending on circumstances.
128
129    For example, if elsewhere we have:
130
131        C3: R3 <- f3 (...)
132            ...
133        C2: R2 <- f2 (...)
134            ...
135        C1: R1 <- f1 (R2, R3, ...)  // uses C2 and C3
136
137    then for a block containing:
138
139       CI1: call
140            ...
141         I: use R1  // uses C1
142            ...
143       CI2: call
144
145    we would emit:
146
147       CI1: call
148       C3': R3' <- f3 (...)
149       C2': R2' <- f2 (...)
150       C1': R1 <- f1 (R2', R3', ...)
151            ...
152         I: use R1
153            ...
154       CI2: call
155
156    where R2' and R3' might be fresh registers.  If instead we had:
157
158       CI1: call
159            ...
160        I1: use R1  // uses C1
161            ...
162        I2: use R3  // uses C3
163            ...
164       CI2: call
165
166    we would keep the original R3:
167
168       CI1: call
169       C3': R3 <- f3 (...)
170       C2': R2' <- f2 (...)
171       C1': R1 <- f1 (R2', R3, ...)
172            ...
173        I1: use R1  // uses C1
174            ...
175        I2: use R3  // uses C3
176            ...
177       CI2: call
178
179    We also record the last call in each block (if any) and compute:
180
181      rd_after_call:
182        The set of candidates that either (a) are defined outside the block
183        and are live after the last call or (b) are defined within the block
184        and reach the end of the last call.  (We don't track whether the
185        latter values are live or not.)
186
187      required_after_call:
188        The set of candidates that need to be rematerialized after the
189        last call in order to satisfy uses in the block itself.
190
191      required_in:
192        The set of candidates that are live on entry to the block and are
193        used without an intervening call.
194
195    In addition, we compute the initial values of the sets required by
196    the global phase below.
197
198    Global phase
199    ============
200
201    We next compute a maximal solution to the following availability
202    problem:
203
204      available_in:
205        The set of candidates that are live on entry to a block and can
206        be used at that point without rematerialization.
207
208      available_out:
209        The set of candidates that are live on exit from a block and can
210        be used at that point without rematerialization.
211
212      available_locally:
213        The subset of available_out that is due to code in the block itself.
214        It contains candidates that are defined or used in the block and
215        not invalidated by a later call.
216
217    We then go through each block B and look for an appropriate place
218    to insert copies of required_in - available_in.  Conceptually we
219    start by placing the copies at the head of B, but then move the
220    copy of a candidate C to predecessors if:
221
222      (a) that seems cheaper;
223
224      (b) there is more than one reaching definition of C's register at
225          the head of B; or
226
227      (c) copying C would clobber a hard register that is live on entry to B.
228
229    Moving a copy of C to a predecessor block PB involves:
230
231      (1) adding C to PB's required_after_call, if PB contains a call; or
232
233      (2) adding C PB's required_in otherwise.
234
235    C is then available on output from each PB and on input to B.
236
237    Once all this is done, we emit instructions for the final required_in
238    and required_after_call sets.  */
239
240 namespace {
241
242 /* An invalid candidate index, used to indicate that there is more than
243    one reaching definition.  */
244 const unsigned int MULTIPLE_CANDIDATES = -1U;
245
246 /* Pass-specific information about one basic block.  */
247 struct remat_block_info {
248   /* The last call instruction in the block.  */
249   rtx_insn *last_call;
250
251   /* The set of candidates that are live on entry to the block.  NULL is
252      equivalent to an empty set.  */
253   bitmap rd_in;
254
255   /* The set of candidates that are live on exit from the block.  This might
256      reuse rd_in.  NULL is equivalent to an empty set.  */
257   bitmap rd_out;
258
259   /* The subset of RD_OUT that comes from local definitions.  NULL is
260      equivalent to an empty set.  */
261   bitmap rd_gen;
262
263   /* The set of candidates that the block invalidates (because it defines
264      the register to something else, or because the register's value is
265      no longer important).  NULL is equivalent to an empty set.  */
266   bitmap rd_kill;
267
268   /* The set of candidates that either (a) are defined outside the block
269      and are live after LAST_CALL or (b) are defined within the block
270      and reach the instruction after LAST_CALL.  (We don't track whether
271      the latter values are live or not.)
272
273      Only used if LAST_CALL is nonnull.  NULL is equivalent to an
274      empty set.  */
275   bitmap rd_after_call;
276
277   /* Candidates that are live and available without rematerialization
278      on entry to the block.  NULL is equivalent to an empty set.  */
279   bitmap available_in;
280
281   /* Candidates that become available without rematerialization within the
282      block, and remain so on exit.  NULL is equivalent to an empty set.  */
283   bitmap available_locally;
284
285   /* Candidates that are available without rematerialization on exit from
286      the block.  This might reuse available_in or available_locally.  */
287   bitmap available_out;
288
289   /* Candidates that need to be rematerialized either at the start of the
290      block or before entering the block.  */
291   bitmap required_in;
292
293   /* Candidates that need to be rematerialized after LAST_CALL.
294      Only used if LAST_CALL is nonnull.  */
295   bitmap required_after_call;
296
297   /* The number of candidates in the block.  */
298   unsigned int num_candidates;
299
300   /* The earliest candidate in the block (i.e. the one with the
301      highest index).  Only valid if NUM_CANDIDATES is nonzero.  */
302   unsigned int first_candidate;
303
304   /* The best (lowest) execution frequency for rematerializing REQUIRED_IN.
305      This is the execution frequency of the block if LOCAL_REMAT_CHEAPER_P,
306      otherwise it is the sum of the execution frequencies of whichever
307      predecessor blocks would do the rematerialization.  */
308   int remat_frequency;
309
310   /* True if the block ends with an abnormal call.  */
311   unsigned int abnormal_call_p : 1;
312
313   /* Used to record whether a graph traversal has visited this block.  */
314   unsigned int visited_p : 1;
315
316   /* True if we have calculated REMAT_FREQUENCY.  */
317   unsigned int remat_frequency_valid_p : 1;
318
319   /* True if it is cheaper to rematerialize candidates at the start of
320      the block, rather than moving them to predecessor blocks.  */
321   unsigned int local_remat_cheaper_p : 1;
322 };
323
324 /* Information about a group of candidates with the same value number.  */
325 struct remat_equiv_class {
326   /* The candidates that have the same value number.  */
327   bitmap members;
328
329   /* The candidate that was first added to MEMBERS.  */
330   unsigned int earliest;
331
332   /* The candidate that represents the others.  This is always the one
333      with the highest index.  */
334   unsigned int representative;
335 };
336
337 /* Information about an instruction that we might want to rematerialize.  */
338 struct remat_candidate {
339   /* The pseudo register that the instruction sets.  */
340   unsigned int regno;
341
342   /* A temporary register used when rematerializing uses of this candidate,
343      if REGNO doesn't have the right value or isn't worth using.  */
344   unsigned int copy_regno;
345
346   /* True if we intend to rematerialize this instruction by emitting
347      a move of a constant into REGNO, false if we intend to emit a
348      copy of the original instruction.  */
349   unsigned int constant_p : 1;
350
351   /* True if we still think it's possible to rematerialize INSN.  */
352   unsigned int can_copy_p : 1;
353
354   /* Used to record whether a graph traversal has visited this candidate.  */
355   unsigned int visited_p : 1;
356
357   /* True if we have verified that it's possible to rematerialize INSN.
358      Once this is true, both it and CAN_COPY_P remain true.  */
359   unsigned int validated_p : 1;
360
361   /* True if we have "stabilized" INSN, i.e. ensured that all non-candidate
362      registers read by INSN will have the same value when rematerializing INSN.
363      Only ever true if CAN_COPY_P.  */
364   unsigned int stabilized_p : 1;
365
366   /* Hash value used for value numbering.  */
367   hashval_t hash;
368
369   /* The instruction that sets REGNO.  */
370   rtx_insn *insn;
371
372   /* If CONSTANT_P, the value that should be moved into REGNO when
373      rematerializing, otherwise the pattern of the instruction that
374      should be used.  */
375   rtx remat_rtx;
376
377   /* The set of candidates that INSN takes as input.  NULL is equivalent
378      to the empty set.  All candidates in this set have a higher index
379      than the current candidate.  */
380   bitmap uses;
381
382   /* The set of hard registers that would be clobbered by rematerializing
383      the candidate, including (transitively) all those that would be
384      clobbered by rematerializing USES.  */
385   bitmap clobbers;
386
387   /* The equivalence class to which the candidate belongs, or null if none.  */
388   remat_equiv_class *equiv_class;
389 };
390
391 /* Hash functions used for value numbering.  */
392 struct remat_candidate_hasher : nofree_ptr_hash <remat_candidate>
393 {
394   typedef value_type compare_type;
395   static hashval_t hash (const remat_candidate *);
396   static bool equal (const remat_candidate *, const remat_candidate *);
397 };
398
399 /* Main class for this pass.  */
400 class early_remat {
401 public:
402   early_remat (function *, sbitmap);
403   ~early_remat ();
404
405   void run (void);
406
407 private:
408   bitmap alloc_bitmap (void);
409   bitmap get_bitmap (bitmap *);
410   void init_temp_bitmap (bitmap *);
411   void copy_temp_bitmap (bitmap *, bitmap *);
412
413   void dump_insn_id (rtx_insn *);
414   void dump_candidate_bitmap (bitmap);
415   void dump_all_candidates (void);
416   void dump_edge_list (basic_block, bool);
417   void dump_block_info (basic_block);
418   void dump_all_blocks (void);
419
420   bool interesting_regno_p (unsigned int);
421   remat_candidate *add_candidate (rtx_insn *, unsigned int, bool);
422   bool maybe_add_candidate (rtx_insn *, unsigned int);
423   bool collect_candidates (void);
424   void init_block_info (void);
425   void sort_candidates (void);
426   void finalize_candidate_indices (void);
427   void record_equiv_candidates (unsigned int, unsigned int);
428   static bool rd_confluence_n (edge);
429   static bool rd_transfer (int);
430   void compute_rd (void);
431   unsigned int canon_candidate (unsigned int);
432   void canon_bitmap (bitmap *);
433   unsigned int resolve_reaching_def (bitmap);
434   bool check_candidate_uses (unsigned int);
435   void compute_clobbers (unsigned int);
436   void assign_value_number (unsigned int);
437   void decide_candidate_validity (void);
438   bool stable_use_p (unsigned int);
439   void emit_copy_before (unsigned int, rtx, rtx);
440   void stabilize_pattern (unsigned int);
441   void replace_dest_with_copy (unsigned int);
442   void stabilize_candidate_uses (unsigned int, bitmap, bitmap, bitmap,
443                                  bitmap);
444   void emit_remat_insns (bitmap, bitmap, bitmap, rtx_insn *);
445   bool set_available_out (remat_block_info *);
446   void process_block (basic_block);
447   void local_phase (void);
448   static bool avail_confluence_n (edge);
449   static bool avail_transfer (int);
450   void compute_availability (void);
451   void unshare_available_sets (remat_block_info *);
452   bool can_move_across_edge_p (edge);
453   bool local_remat_cheaper_p (unsigned int);
454   bool need_to_move_candidate_p (unsigned int, unsigned int);
455   void compute_minimum_move_set (unsigned int, bitmap);
456   void move_to_predecessors (unsigned int, bitmap, bitmap);
457   void choose_rematerialization_points (void);
458   void emit_remat_insns_for_block (basic_block);
459   void global_phase (void);
460
461   /* The function that we're optimizing.  */
462   function *m_fn;
463
464   /* The modes that we want to rematerialize.  */
465   sbitmap m_selected_modes;
466
467   /* All rematerialization candidates, identified by their index into the
468      vector.  */
469   auto_vec<remat_candidate> m_candidates;
470
471   /* The set of candidate registers.  */
472   bitmap_head m_candidate_regnos;
473
474   /* Temporary sets.  */
475   bitmap_head m_tmp_bitmap;
476   bitmap m_available;
477   bitmap m_required;
478
479   /* Information about each basic block.  */
480   auto_vec<remat_block_info> m_block_info;
481
482   /* A mapping from register numbers to the set of associated candidates.
483      Only valid for registers in M_CANDIDATE_REGNOS.  */
484   auto_vec<bitmap> m_regno_to_candidates;
485
486   /* An obstack used for allocating bitmaps, so that we can free them all
487      in one go.  */
488   bitmap_obstack m_obstack;
489
490   /* A hash table of candidates used for value numbering.  If a candidate
491      in the table is in an equivalence class, the candidate is marked as
492      the earliest member of the class.  */
493   hash_table<remat_candidate_hasher> m_value_table;
494
495   /* Used temporarily by callback functions.  */
496   static early_remat *er;
497 };
498
499 }
500
501 early_remat *early_remat::er;
502
503 /* rtx_equal_p_cb callback that treats any two SCRATCHes as equal.
504    This allows us to compare two copies of a pattern, even though their
505    SCRATCHes are always distinct.  */
506
507 static int
508 scratch_equal (const_rtx *x, const_rtx *y, rtx *nx, rtx *ny)
509 {
510   if (GET_CODE (*x) == SCRATCH && GET_CODE (*y) == SCRATCH)
511     {
512       *nx = const0_rtx;
513       *ny = const0_rtx;
514       return 1;
515     }
516   return 0;
517 }
518
519 /* Hash callback functions for remat_candidate.  */
520
521 hashval_t
522 remat_candidate_hasher::hash (const remat_candidate *cand)
523 {
524   return cand->hash;
525 }
526
527 bool
528 remat_candidate_hasher::equal (const remat_candidate *cand1,
529                                const remat_candidate *cand2)
530 {
531   return (cand1->regno == cand2->regno
532           && cand1->constant_p == cand2->constant_p
533           && (cand1->constant_p
534               ? rtx_equal_p (cand1->remat_rtx, cand2->remat_rtx)
535               : rtx_equal_p_cb (cand1->remat_rtx, cand2->remat_rtx,
536                                 scratch_equal))
537           && (!cand1->uses || bitmap_equal_p (cand1->uses, cand2->uses)));
538 }
539
540 /* Return true if B is null or empty.  */
541
542 inline bool
543 empty_p (bitmap b)
544 {
545   return !b || bitmap_empty_p (b);
546 }
547
548 /* Allocate a new bitmap.  It will be automatically freed at the end of
549    the pass.  */
550
551 inline bitmap
552 early_remat::alloc_bitmap (void)
553 {
554   return bitmap_alloc (&m_obstack);
555 }
556
557 /* Initialize *PTR to an empty bitmap if it is currently null.  */
558
559 inline bitmap
560 early_remat::get_bitmap (bitmap *ptr)
561 {
562   if (!*ptr)
563     *ptr = alloc_bitmap ();
564   return *ptr;
565 }
566
567 /* *PTR is either null or empty.  If it is null, initialize it to an
568    empty bitmap.  */
569
570 inline void
571 early_remat::init_temp_bitmap (bitmap *ptr)
572 {
573   if (!*ptr)
574     *ptr = alloc_bitmap ();
575   else
576     gcc_checking_assert (bitmap_empty_p (*ptr));
577 }
578
579 /* Move *SRC to *DEST and leave *SRC empty.  */
580
581 inline void
582 early_remat::copy_temp_bitmap (bitmap *dest, bitmap *src)
583 {
584   if (!empty_p (*src))
585     {
586       *dest = *src;
587       *src = NULL;
588     }
589   else
590     *dest = NULL;
591 }
592
593 /* Print INSN's identifier to the dump file.  */
594
595 void
596 early_remat::dump_insn_id (rtx_insn *insn)
597 {
598   fprintf (dump_file, "%d[bb:%d]", INSN_UID (insn),
599            BLOCK_FOR_INSN (insn)->index);
600 }
601
602 /* Print candidate set CANDIDATES to the dump file, with a leading space.  */
603
604 void
605 early_remat::dump_candidate_bitmap (bitmap candidates)
606 {
607   if (empty_p (candidates))
608     {
609       fprintf (dump_file, " none");
610       return;
611     }
612
613   unsigned int cand_index;
614   bitmap_iterator bi;
615   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (candidates, 0, cand_index, bi)
616     fprintf (dump_file, " %d", cand_index);
617 }
618
619 /* Print information about all candidates to the dump file.  */
620
621 void
622 early_remat::dump_all_candidates (void)
623 {
624   fprintf (dump_file, "\n;; Candidates:\n;;\n");
625   fprintf (dump_file, ";; %5s %5s %8s %s\n", "#", "reg", "mode", "insn");
626   fprintf (dump_file, ";; %5s %5s %8s %s\n", "=", "===", "====", "====");
627   unsigned int cand_index;
628   remat_candidate *cand;
629   FOR_EACH_VEC_ELT (m_candidates, cand_index, cand)
630     {
631       fprintf (dump_file, ";; %5d %5d %8s ", cand_index, cand->regno,
632                GET_MODE_NAME (GET_MODE (regno_reg_rtx[cand->regno])));
633       dump_insn_id (cand->insn);
634       if (!cand->can_copy_p)
635         fprintf (dump_file, "   -- can't copy");
636       fprintf (dump_file, "\n");
637     }
638
639   fprintf (dump_file, "\n;; Register-to-candidate mapping:\n;;\n");
640   unsigned int regno;
641   bitmap_iterator bi;
642   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&m_candidate_regnos, 0, regno, bi)
643     {
644       fprintf (dump_file, ";; %5d:", regno);
645       dump_candidate_bitmap (m_regno_to_candidates[regno]);
646       fprintf (dump_file, "\n");
647     }
648 }
649
650 /* Print the predecessors or successors of BB to the dump file, with a
651    leading space.  DO_SUCC is true to print successors and false to print
652    predecessors.  */
653
654 void
655 early_remat::dump_edge_list (basic_block bb, bool do_succ)
656 {
657   edge e;
658   edge_iterator ei;
659   FOR_EACH_EDGE (e, ei, do_succ ? bb->succs : bb->preds)
660     dump_edge_info (dump_file, e, 0, do_succ);
661 }
662
663 /* Print information about basic block BB to the dump file.  */
664
665 void
666 early_remat::dump_block_info (basic_block bb)
667 {
668   remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
669   fprintf (dump_file, ";;\n;; Block %d:", bb->index);
670   int width = 25;
671
672   fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "predecessors");
673   dump_edge_list (bb, false);
674
675   fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "successors");
676   dump_edge_list (bb, true);
677
678   fprintf (dump_file, "\n;;%*s: %d", width, "frequency",
679            bb->count.to_frequency (m_fn));
680
681   if (info->last_call)
682     fprintf (dump_file, "\n;;%*s: %d", width, "last call",
683              INSN_UID (info->last_call));
684
685   if (!empty_p (info->rd_in))
686     {
687       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "RD in");
688       dump_candidate_bitmap (info->rd_in);
689     }
690   if (!empty_p (info->rd_kill))
691     {
692       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "RD kill");
693       dump_candidate_bitmap (info->rd_kill);
694     }
695   if (!empty_p (info->rd_gen))
696     {
697       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "RD gen");
698       dump_candidate_bitmap (info->rd_gen);
699     }
700   if (!empty_p (info->rd_after_call))
701     {
702       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "RD after call");
703       dump_candidate_bitmap (info->rd_after_call);
704     }
705   if (!empty_p (info->rd_out))
706     {
707       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "RD out");
708       if (info->rd_in == info->rd_out)
709         fprintf (dump_file, " RD in");
710       else
711         dump_candidate_bitmap (info->rd_out);
712     }
713   if (!empty_p (info->available_in))
714     {
715       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "available in");
716       dump_candidate_bitmap (info->available_in);
717     }
718   if (!empty_p (info->available_locally))
719     {
720       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "available locally");
721       dump_candidate_bitmap (info->available_locally);
722     }
723   if (!empty_p (info->available_out))
724     {
725       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "available out");
726       if (info->available_in == info->available_out)
727         fprintf (dump_file, " available in");
728       else if (info->available_locally == info->available_out)
729         fprintf (dump_file, " available locally");
730       else
731         dump_candidate_bitmap (info->available_out);
732     }
733   if (!empty_p (info->required_in))
734     {
735       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "required in");
736       dump_candidate_bitmap (info->required_in);
737     }
738   if (!empty_p (info->required_after_call))
739     {
740       fprintf (dump_file, "\n;;%*s:", width, "required after call");
741       dump_candidate_bitmap (info->required_after_call);
742     }
743   fprintf (dump_file, "\n");
744 }
745
746 /* Print information about all basic blocks to the dump file.  */
747
748 void
749 early_remat::dump_all_blocks (void)
750 {
751   basic_block bb;
752   FOR_EACH_BB_FN (bb, m_fn)
753     dump_block_info (bb);
754 }
755
756 /* Return true if REGNO is worth rematerializing.  */
757
758 bool
759 early_remat::interesting_regno_p (unsigned int regno)
760 {
761   /* Ignore unused registers.  */
762   rtx reg = regno_reg_rtx[regno];
763   if (!reg || DF_REG_DEF_COUNT (regno) == 0)
764     return false;
765
766   /* Make sure the register has a mode that we want to rematerialize.  */
767   if (!bitmap_bit_p (m_selected_modes, GET_MODE (reg)))
768     return false;
769
770   /* Ignore values that might sometimes be used uninitialized.  We could
771      instead add dummy candidates for the entry block definition, and so
772      handle uses that are definitely not uninitialized, but the combination
773      of the two should be rare in practice.  */
774   if (bitmap_bit_p (DF_LR_OUT (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (m_fn)), regno))
775     return false;
776
777   return true;
778 }
779
780 /* Record the set of register REGNO in instruction INSN as a
781    rematerialization candidate.  CAN_COPY_P is true unless we already
782    know that rematerialization is impossible (in which case the candidate
783    only exists for the reaching definition calculation).
784
785    The candidate's index is not fixed at this stage.  */
786
787 remat_candidate *
788 early_remat::add_candidate (rtx_insn *insn, unsigned int regno,
789                             bool can_copy_p)
790 {
791   remat_candidate cand;
792   memset (&cand, 0, sizeof (cand));
793   cand.regno = regno;
794   cand.insn = insn;
795   cand.remat_rtx = PATTERN (insn);
796   cand.can_copy_p = can_copy_p;
797   m_candidates.safe_push (cand);
798
799   bitmap_set_bit (&m_candidate_regnos, regno);
800
801   return &m_candidates.last ();
802 }
803
804 /* Return true if we can rematerialize the set of register REGNO in
805    instruction INSN, and add it as a candidate if so.  When returning
806    false, print the reason to the dump file.  */
807
808 bool
809 early_remat::maybe_add_candidate (rtx_insn *insn, unsigned int regno)
810 {
811 #define FAILURE_FORMAT ";; Can't rematerialize set of reg %d in %d[bb:%d]: "
812 #define FAILURE_ARGS regno, INSN_UID (insn), BLOCK_FOR_INSN (insn)->index
813
814   /* The definition must come from an ordinary instruction.  */
815   basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (insn);
816   if (!NONJUMP_INSN_P (insn)
817       || (insn == BB_END (bb)
818           && has_abnormal_or_eh_outgoing_edge_p (bb)))
819     {
820       if (dump_file)
821         fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn alters control flow\n",
822                  FAILURE_ARGS);
823       return false;
824     }
825
826   /* Prefer to rematerialize constants directly -- it's much easier.  */
827   machine_mode mode = GET_MODE (regno_reg_rtx[regno]);
828   if (rtx note = find_reg_equal_equiv_note (insn))
829     {
830       rtx val = XEXP (note, 0);
831       if (CONSTANT_P (val)
832           && targetm.legitimate_constant_p (mode, val))
833         {
834           remat_candidate *cand = add_candidate (insn, regno, true);
835           cand->constant_p = true;
836           cand->remat_rtx = val;
837           return true;
838         }
839     }
840
841   /* See whether the target has reasons to prevent a copy.  */
842   if (targetm.cannot_copy_insn_p && targetm.cannot_copy_insn_p (insn))
843     {
844       if (dump_file)
845         fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "target forbids copying\n",
846                  FAILURE_ARGS);
847       return false;
848     }
849
850   /* We can't copy trapping instructions.  */
851   rtx pat = PATTERN (insn);
852   if (may_trap_p (pat))
853     {
854       if (dump_file)
855         fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn might trap\n", FAILURE_ARGS);
856       return false;
857     }
858
859   /* We can't copy instructions that read memory, unless we know that
860      the contents never change.  */
861   subrtx_iterator::array_type array;
862   FOR_EACH_SUBRTX (iter, array, pat, ALL)
863     if (MEM_P (*iter) && !MEM_READONLY_P (*iter))
864       {
865         if (dump_file)
866           fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn references non-constant"
867                    " memory\n", FAILURE_ARGS);
868         return false;
869       }
870
871   /* Check each defined register.  */
872   df_ref ref;
873   FOR_EACH_INSN_DEF (ref, insn)
874     {
875       unsigned int def_regno = DF_REF_REGNO (ref);
876       if (def_regno == regno)
877         {
878           /* Make sure the definition is write-only.  (Partial definitions,
879              such as setting the low part and clobbering the high part,
880              are otherwise OK.)  */
881           if (DF_REF_FLAGS_IS_SET (ref, DF_REF_READ_WRITE))
882             {
883               if (dump_file)
884                 fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "destination is"
885                          " read-modify-write\n", FAILURE_ARGS);
886               return false;
887             }
888         }
889       else
890         {
891           /* The instruction can set additional registers, provided that
892              they're call-clobbered hard registers.  This is useful for
893              instructions that alter the condition codes.  */
894           if (!HARD_REGISTER_NUM_P (def_regno))
895             {
896               if (dump_file)
897                 fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn also sets"
898                          " pseudo reg %d\n", FAILURE_ARGS, def_regno);
899               return false;
900             }
901           if (global_regs[def_regno])
902             {
903               if (dump_file)
904                 fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn also sets"
905                          " global reg %d\n", FAILURE_ARGS, def_regno);
906               return false;
907             }
908           if (!TEST_HARD_REG_BIT (regs_invalidated_by_call, def_regno))
909             {
910               if (dump_file)
911                 fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn also sets"
912                          " call-preserved reg %d\n", FAILURE_ARGS, def_regno);
913               return false;
914             }
915         }
916     }
917
918   /* If the instruction uses fixed hard registers, check that those
919      registers have the same value throughout the function.  If the
920      instruction uses non-fixed hard registers, check that we can
921      replace them with pseudos.  */
922   FOR_EACH_INSN_USE (ref, insn)
923     {
924       unsigned int use_regno = DF_REF_REGNO (ref);
925       if (HARD_REGISTER_NUM_P (use_regno) && fixed_regs[use_regno])
926         {
927           if (rtx_unstable_p (DF_REF_REAL_REG (ref)))
928             {
929               if (dump_file)
930                 fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn uses fixed hard reg"
931                          " %d\n", FAILURE_ARGS, use_regno);
932               return false;
933             }
934         }
935       else if (HARD_REGISTER_NUM_P (use_regno))
936         {
937           /* Allocate a dummy pseudo register and temporarily install it.
938              Make the register number depend on the mode, which should
939              provide enough sharing for match_dup while also weeding
940              out cases in which operands with different modes are
941              explicitly tied.  */
942           rtx *loc = DF_REF_REAL_LOC (ref);
943           unsigned int size = RTX_CODE_SIZE (REG);
944           rtx new_reg = (rtx) alloca (size);
945           memset (new_reg, 0, size);
946           PUT_CODE (new_reg, REG);
947           set_mode_and_regno (new_reg, GET_MODE (*loc),
948                               LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1 + GET_MODE (*loc));
949           validate_change (insn, loc, new_reg, 1);
950         }
951     }
952   bool ok_p = verify_changes (0);
953   cancel_changes (0);
954   if (!ok_p)
955     {
956       if (dump_file)
957         fprintf (dump_file, FAILURE_FORMAT "insn does not allow hard"
958                  " register inputs to be replaced\n", FAILURE_ARGS);
959       return false;
960     }
961
962 #undef FAILURE_ARGS
963 #undef FAILURE_FORMAT
964
965   add_candidate (insn, regno, true);
966   return true;
967 }
968
969 /* Calculate the set of rematerialization candidates.  Return true if
970    we find at least one.  */
971
972 bool
973 early_remat::collect_candidates (void)
974 {
975   unsigned int nregs = DF_REG_SIZE (df);
976   for (unsigned int regno = FIRST_PSEUDO_REGISTER; regno < nregs; ++regno)
977     if (interesting_regno_p (regno))
978       {
979         /* Create candidates for all suitable definitions.  */
980         bitmap_clear (&m_tmp_bitmap);
981         unsigned int bad = 0;
982         unsigned int id = 0;
983         for (df_ref ref = DF_REG_DEF_CHAIN (regno); ref;
984              ref = DF_REF_NEXT_REG (ref))
985           {
986             rtx_insn *insn = DF_REF_INSN (ref);
987             if (maybe_add_candidate (insn, regno))
988               bitmap_set_bit (&m_tmp_bitmap, id);
989             else
990               bad += 1;
991             id += 1;
992           }
993
994         /* If we found at least one suitable definition, add dummy
995            candidates for the rest, so that we can see which definitions
996            are live where.  */
997         if (!bitmap_empty_p (&m_tmp_bitmap) && bad)
998           {
999             id = 0;
1000             for (df_ref ref = DF_REG_DEF_CHAIN (regno); ref;
1001                  ref = DF_REF_NEXT_REG (ref))
1002               {
1003                 if (!bitmap_bit_p (&m_tmp_bitmap, id))
1004                   add_candidate (DF_REF_INSN (ref), regno, false);
1005                 id += 1;
1006               }
1007           }
1008       }
1009
1010
1011   return !m_candidates.is_empty ();
1012 }
1013
1014 /* Initialize the m_block_info array.  */
1015
1016 void
1017 early_remat::init_block_info (void)
1018 {
1019   unsigned int n_blocks = last_basic_block_for_fn (m_fn);
1020   m_block_info.safe_grow_cleared (n_blocks);
1021 }
1022
1023 /* Maps basic block indices to their position in the post order.  */
1024 static unsigned int *postorder_index;
1025
1026 /* Order remat_candidates X_IN and Y_IN according to the cfg postorder.  */
1027
1028 static int
1029 compare_candidates (const void *x_in, const void *y_in)
1030 {
1031   const remat_candidate *x = (const remat_candidate *) x_in;
1032   const remat_candidate *y = (const remat_candidate *) y_in;
1033   basic_block x_bb = BLOCK_FOR_INSN (x->insn);
1034   basic_block y_bb = BLOCK_FOR_INSN (y->insn);
1035   if (x_bb != y_bb)
1036     /* Make X and Y follow block postorder.  */
1037     return postorder_index[x_bb->index] - postorder_index[y_bb->index];
1038
1039   /* Make X and Y follow a backward traversal of the containing block.  */
1040   return DF_INSN_LUID (y->insn) - DF_INSN_LUID (x->insn);
1041 }
1042
1043 /* Sort the collected rematerialization candidates so that they follow
1044    cfg postorder.  */
1045
1046 void
1047 early_remat::sort_candidates (void)
1048 {
1049   /* Make sure the DF LUIDs are up-to-date for all the blocks we
1050      care about.  */
1051   bitmap_clear (&m_tmp_bitmap);
1052   unsigned int cand_index;
1053   remat_candidate *cand;
1054   FOR_EACH_VEC_ELT (m_candidates, cand_index, cand)
1055     {
1056       basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (cand->insn);
1057       if (bitmap_set_bit (&m_tmp_bitmap, bb->index))
1058         df_recompute_luids (bb);
1059     }
1060
1061   /* Create a mapping from block numbers to their position in the
1062      postorder.  */
1063   unsigned int n_blocks = last_basic_block_for_fn (m_fn);
1064   int *postorder = df_get_postorder (DF_BACKWARD);
1065   unsigned int postorder_len = df_get_n_blocks (DF_BACKWARD);
1066   postorder_index = new unsigned int[n_blocks];
1067   for (unsigned int i = 0; i < postorder_len; ++i)
1068     postorder_index[postorder[i]] = i;
1069
1070   m_candidates.qsort (compare_candidates);
1071
1072   delete postorder_index;
1073 }
1074
1075 /* Commit to the current candidate indices and initialize cross-references.  */
1076
1077 void
1078 early_remat::finalize_candidate_indices (void)
1079 {
1080   /* Create a bitmap for each candidate register.  */
1081   m_regno_to_candidates.safe_grow (max_reg_num ());
1082   unsigned int regno;
1083   bitmap_iterator bi;
1084   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (&m_candidate_regnos, 0, regno, bi)
1085     m_regno_to_candidates[regno] = alloc_bitmap ();
1086
1087   /* Go through each candidate and record its index.  */
1088   unsigned int cand_index;
1089   remat_candidate *cand;
1090   FOR_EACH_VEC_ELT (m_candidates, cand_index, cand)
1091     {
1092       basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (cand->insn);
1093       remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
1094       info->num_candidates += 1;
1095       info->first_candidate = cand_index;
1096       bitmap_set_bit (m_regno_to_candidates[cand->regno], cand_index);
1097     }
1098 }
1099
1100 /* Record that candidates CAND1_INDEX and CAND2_INDEX are equivalent.
1101    CAND1_INDEX might already have an equivalence class, but CAND2_INDEX
1102    doesn't.  */
1103
1104 void
1105 early_remat::record_equiv_candidates (unsigned int cand1_index,
1106                                       unsigned int cand2_index)
1107 {
1108   if (dump_file)
1109     fprintf (dump_file, ";; Candidate %d is equivalent to candidate %d\n",
1110              cand2_index, cand1_index);
1111
1112   remat_candidate *cand1 = &m_candidates[cand1_index];
1113   remat_candidate *cand2 = &m_candidates[cand2_index];
1114   gcc_checking_assert (!cand2->equiv_class);
1115
1116   remat_equiv_class *ec = cand1->equiv_class;
1117   if (!ec)
1118     {
1119       ec = XOBNEW (&m_obstack.obstack, remat_equiv_class);
1120       ec->members = alloc_bitmap ();
1121       bitmap_set_bit (ec->members, cand1_index);
1122       ec->earliest = cand1_index;
1123       ec->representative = cand1_index;
1124       cand1->equiv_class = ec;
1125     }
1126   cand1 = &m_candidates[ec->representative];
1127   cand2->equiv_class = ec;
1128   bitmap_set_bit (ec->members, cand2_index);
1129   if (cand2_index > ec->representative)
1130     ec->representative = cand2_index;
1131 }
1132
1133 /* Propagate information from the rd_out set of E->src to the rd_in set
1134    of E->dest, when computing global reaching definitions.  Return true
1135    if something changed.  */
1136
1137 bool
1138 early_remat::rd_confluence_n (edge e)
1139 {
1140   remat_block_info *src = &er->m_block_info[e->src->index];
1141   remat_block_info *dest = &er->m_block_info[e->dest->index];
1142
1143   /* available_in temporarily contains the set of candidates whose
1144      registers are live on entry.  */
1145   if (empty_p (src->rd_out) || empty_p (dest->available_in))
1146     return false;
1147
1148   return bitmap_ior_and_into (er->get_bitmap (&dest->rd_in),
1149                               src->rd_out, dest->available_in);
1150 }
1151
1152 /* Propagate information from the rd_in set of block BB_INDEX to rd_out.
1153    Return true if something changed.  */
1154
1155 bool
1156 early_remat::rd_transfer (int bb_index)
1157 {
1158   remat_block_info *info = &er->m_block_info[bb_index];
1159
1160   if (empty_p (info->rd_in))
1161     return false;
1162
1163   if (empty_p (info->rd_kill))
1164     {
1165       gcc_checking_assert (empty_p (info->rd_gen));
1166       if (!info->rd_out)
1167         info->rd_out = info->rd_in;
1168       else
1169         gcc_checking_assert (info->rd_out == info->rd_in);
1170       /* Assume that we only get called if something changed.  */
1171       return true;
1172     }
1173
1174   if (empty_p (info->rd_gen))
1175     return bitmap_and_compl (er->get_bitmap (&info->rd_out),
1176                              info->rd_in, info->rd_kill);
1177
1178   return bitmap_ior_and_compl (er->get_bitmap (&info->rd_out), info->rd_gen,
1179                                info->rd_in, info->rd_kill);
1180 }
1181
1182 /* Calculate the rd_* sets for each block.  */
1183
1184 void
1185 early_remat::compute_rd (void)
1186 {
1187   /* First calculate the rd_kill and rd_gen sets, using the fact
1188      that m_candidates is sorted in order of decreasing LUID.  */
1189   unsigned int cand_index;
1190   remat_candidate *cand;
1191   FOR_EACH_VEC_ELT_REVERSE (m_candidates, cand_index, cand)
1192     {
1193       rtx_insn *insn = cand->insn;
1194       basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (insn);
1195       remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
1196       bitmap kill = m_regno_to_candidates[cand->regno];
1197       bitmap_ior_into (get_bitmap (&info->rd_kill), kill);
1198       if (bitmap_bit_p (DF_LR_OUT (bb), cand->regno))
1199         {
1200           bitmap_and_compl_into (get_bitmap (&info->rd_gen), kill);
1201           bitmap_set_bit (info->rd_gen, cand_index);
1202         }
1203     }
1204
1205   /* Set up the initial values of the other sets.  */
1206   basic_block bb;
1207   FOR_EACH_BB_FN (bb, m_fn)
1208     {
1209       remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
1210       unsigned int regno;
1211       bitmap_iterator bi;
1212       EXECUTE_IF_AND_IN_BITMAP (DF_LR_IN (bb), &m_candidate_regnos,
1213                                 0, regno, bi)
1214         {
1215           /* Use available_in to record the set of candidates whose
1216              registers are live on entry (i.e. a maximum bound on rd_in).  */
1217           bitmap_ior_into (get_bitmap (&info->available_in),
1218                            m_regno_to_candidates[regno]);
1219
1220           /* Add registers that die in a block to the block's kill set,
1221              so that we don't needlessly propagate them through the rest
1222              of the function.  */
1223           if (!bitmap_bit_p (DF_LR_OUT (bb), regno))
1224             bitmap_ior_into (get_bitmap (&info->rd_kill),
1225                              m_regno_to_candidates[regno]);
1226         }
1227
1228       /* Initialize each block's rd_out to the minimal set (the set of
1229          local definitions).  */
1230       if (!empty_p (info->rd_gen))
1231         bitmap_copy (get_bitmap (&info->rd_out), info->rd_gen);
1232     }
1233
1234   /* Iterate until we reach a fixed point.  */
1235   er = this;
1236   bitmap_clear (&m_tmp_bitmap);
1237   bitmap_set_range (&m_tmp_bitmap, 0, last_basic_block_for_fn (m_fn));
1238   df_simple_dataflow (DF_FORWARD, NULL, NULL, rd_confluence_n, rd_transfer,
1239                       &m_tmp_bitmap, df_get_postorder (DF_FORWARD),
1240                       df_get_n_blocks (DF_FORWARD));
1241   er = 0;
1242
1243   /* Work out which definitions reach which candidates, again taking
1244      advantage of the candidate order.  */
1245   bitmap_head reaching;
1246   bitmap_initialize (&reaching, &m_obstack);
1247   basic_block old_bb = NULL;
1248   FOR_EACH_VEC_ELT_REVERSE (m_candidates, cand_index, cand)
1249     {
1250       bb = BLOCK_FOR_INSN (cand->insn);
1251       if (bb != old_bb)
1252         {
1253           /* Get the definitions that reach the start of the new block.  */
1254           remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
1255           if (info->rd_in)
1256             bitmap_copy (&reaching, info->rd_in);
1257           else
1258             bitmap_clear (&reaching);
1259           old_bb = bb;
1260         }
1261       else
1262         {
1263           /* Process the definitions of the previous instruction.  */
1264           bitmap kill = m_regno_to_candidates[cand[1].regno];
1265           bitmap_and_compl_into (&reaching, kill);
1266           bitmap_set_bit (&reaching, cand_index + 1);
1267         }
1268
1269       if (cand->can_copy_p && !cand->constant_p)
1270         {
1271           df_ref ref;
1272           FOR_EACH_INSN_USE (ref, cand->insn)
1273             {
1274               unsigned int regno = DF_REF_REGNO (ref);
1275               if (bitmap_bit_p (&m_candidate_regnos, regno))
1276                 {
1277                   bitmap defs = m_regno_to_candidates[regno];
1278                   bitmap_and (&m_tmp_bitmap, defs, &reaching);
1279                   bitmap_ior_into (get_bitmap (&cand->uses), &m_tmp_bitmap);
1280                 }
1281             }
1282         }
1283     }
1284   bitmap_clear (&reaching);
1285 }
1286
1287 /* If CAND_INDEX is in an equivalence class, return the representative
1288    of the class, otherwise return CAND_INDEX.  */
1289
1290 inline unsigned int
1291 early_remat::canon_candidate (unsigned int cand_index)
1292 {
1293   if (remat_equiv_class *ec = m_candidates[cand_index].equiv_class)
1294     return ec->representative;
1295   return cand_index;
1296 }
1297
1298 /* Make candidate set *PTR refer to candidates using the representative
1299    of each equivalence class.  */
1300
1301 void
1302 early_remat::canon_bitmap (bitmap *ptr)
1303 {
1304   bitmap old_set = *ptr;
1305   if (empty_p (old_set))
1306     return;
1307
1308   bitmap new_set = NULL;
1309   unsigned int old_index;
1310   bitmap_iterator bi;
1311   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (old_set, 0, old_index, bi)
1312     {
1313       unsigned int new_index = canon_candidate (old_index);
1314       if (old_index != new_index)
1315         {
1316           if (!new_set)
1317             {
1318               new_set = alloc_bitmap ();
1319               bitmap_copy (new_set, old_set);
1320             }
1321           bitmap_clear_bit (new_set, old_index);
1322           bitmap_set_bit (new_set, new_index);
1323         }
1324     }
1325   if (new_set)
1326     {
1327       BITMAP_FREE (*ptr);
1328       *ptr = new_set;
1329     }
1330 }
1331
1332 /* If the candidates in REACHING all have the same value, return the
1333    earliest instance of that value (i.e. the first one to be added
1334    to m_value_table), otherwise return MULTIPLE_CANDIDATES.  */
1335
1336 unsigned int
1337 early_remat::resolve_reaching_def (bitmap reaching)
1338 {
1339   unsigned int cand_index = bitmap_first_set_bit (reaching);
1340   if (remat_equiv_class *ec = m_candidates[cand_index].equiv_class)
1341     {
1342       if (!bitmap_intersect_compl_p (reaching, ec->members))
1343         return ec->earliest;
1344     }
1345   else if (bitmap_single_bit_set_p (reaching))
1346     return cand_index;
1347
1348   return MULTIPLE_CANDIDATES;
1349 }
1350
1351 /* Check whether all candidate registers used by candidate CAND_INDEX have
1352    unique definitions.  Return true if so, replacing the candidate's uses
1353    set with the appropriate form for value numbering.  */
1354
1355 bool
1356 early_remat::check_candidate_uses (unsigned int cand_index)
1357 {
1358   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1359
1360   /* Process the uses for each register in turn.  */
1361   bitmap_head uses;
1362   bitmap_initialize (&uses, &m_obstack);
1363   bitmap_copy (&uses, cand->uses);
1364   bitmap uses_ec = alloc_bitmap ();
1365   while (!bitmap_empty_p (&uses))
1366     {
1367       /* Get the register for the lowest-indexed candidate remaining,
1368          and the reaching definitions of that register.  */
1369       unsigned int first = bitmap_first_set_bit (&uses);
1370       unsigned int regno = m_candidates[first].regno;
1371       bitmap_and (&m_tmp_bitmap, &uses, m_regno_to_candidates[regno]);
1372
1373       /* See whether all reaching definitions have the same value and if
1374          so get the index of the first candidate we saw with that value.  */
1375       unsigned int def = resolve_reaching_def (&m_tmp_bitmap);
1376       if (def == MULTIPLE_CANDIDATES)
1377         {
1378           if (dump_file)
1379             fprintf (dump_file, ";; Removing candidate %d because there is"
1380                      " more than one reaching definition of reg %d\n",
1381                      cand_index, regno);
1382           cand->can_copy_p = false;
1383           break;
1384         }
1385       bitmap_set_bit (uses_ec, def);
1386       bitmap_and_compl_into (&uses, &m_tmp_bitmap);
1387     }
1388   BITMAP_FREE (cand->uses);
1389   cand->uses = uses_ec;
1390   return cand->can_copy_p;
1391 }
1392
1393 /* Calculate the set of hard registers that would be clobbered by
1394    rematerializing candidate CAND_INDEX.  At this point the candidate's
1395    set of uses is final.  */
1396
1397 void
1398 early_remat::compute_clobbers (unsigned int cand_index)
1399 {
1400   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1401   if (cand->uses)
1402     {
1403       unsigned int use_index;
1404       bitmap_iterator bi;
1405       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cand->uses, 0, use_index, bi)
1406         if (bitmap clobbers = m_candidates[use_index].clobbers)
1407           bitmap_ior_into (get_bitmap (&cand->clobbers), clobbers);
1408     }
1409
1410   df_ref ref;
1411   FOR_EACH_INSN_DEF (ref, cand->insn)
1412     {
1413       unsigned int def_regno = DF_REF_REGNO (ref);
1414       if (def_regno != cand->regno)
1415         bitmap_set_bit (get_bitmap (&cand->clobbers), def_regno);
1416     }
1417 }
1418
1419 /* Mark candidate CAND_INDEX as validated and add it to the value table.  */
1420
1421 void
1422 early_remat::assign_value_number (unsigned int cand_index)
1423 {
1424   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1425   gcc_checking_assert (cand->can_copy_p && !cand->validated_p);
1426
1427   compute_clobbers (cand_index);
1428   cand->validated_p = true;
1429
1430   inchash::hash h;
1431   h.add_int (cand->regno);
1432   inchash::add_rtx (cand->remat_rtx, h);
1433   cand->hash = h.end ();
1434
1435   remat_candidate **slot
1436     = m_value_table.find_slot_with_hash (cand, cand->hash, INSERT);
1437   if (!*slot)
1438     {
1439       *slot = cand;
1440       if (dump_file)
1441         fprintf (dump_file, ";; Candidate %d is not equivalent to"
1442                  " others seen so far\n", cand_index);
1443     }
1444   else
1445     record_equiv_candidates (*slot - m_candidates.address (), cand_index);
1446 }
1447
1448 /* Make a final decision about which candidates are valid and assign
1449    value numbers to those that are.  */
1450
1451 void
1452 early_remat::decide_candidate_validity (void)
1453 {
1454   auto_vec<unsigned int, 16> stack;
1455   unsigned int cand1_index;
1456   remat_candidate *cand1;
1457   FOR_EACH_VEC_ELT_REVERSE (m_candidates, cand1_index, cand1)
1458     {
1459       if (!cand1->can_copy_p || cand1->validated_p)
1460         continue;
1461
1462       if (empty_p (cand1->uses))
1463         {
1464           assign_value_number (cand1_index);
1465           continue;
1466         }
1467
1468       stack.safe_push (cand1_index);
1469       while (!stack.is_empty ())
1470         {
1471           unsigned int cand2_index = stack.last ();
1472           unsigned int watermark = stack.length ();
1473           remat_candidate *cand2 = &m_candidates[cand2_index];
1474           if (!cand2->can_copy_p || cand2->validated_p)
1475             {
1476               stack.pop ();
1477               continue;
1478             }
1479           cand2->visited_p = true;
1480           unsigned int cand3_index;
1481           bitmap_iterator bi;
1482           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (cand2->uses, 0, cand3_index, bi)
1483             {
1484               remat_candidate *cand3 = &m_candidates[cand3_index];
1485               if (!cand3->can_copy_p)
1486                 {
1487                   if (dump_file)
1488                     fprintf (dump_file, ";; Removing candidate %d because"
1489                              " it uses removed candidate %d\n", cand2_index,
1490                              cand3_index);
1491                   cand2->can_copy_p = false;
1492                   break;
1493                 }
1494               if (!cand3->validated_p)
1495                 {
1496                   if (empty_p (cand3->uses))
1497                     assign_value_number (cand3_index);
1498                   else if (cand3->visited_p)
1499                     {
1500                       if (dump_file)
1501                         fprintf (dump_file, ";; Removing candidate %d"
1502                                  " because its definition is cyclic\n",
1503                                  cand2_index);
1504                       cand2->can_copy_p = false;
1505                       break;
1506                     }
1507                   else
1508                     stack.safe_push (cand3_index);
1509                 }
1510             }
1511           if (!cand2->can_copy_p)
1512             {
1513               cand2->visited_p = false;
1514               stack.truncate (watermark - 1);
1515             }
1516           else if (watermark == stack.length ())
1517             {
1518               cand2->visited_p = false;
1519               if (check_candidate_uses (cand2_index))
1520                 assign_value_number (cand2_index);
1521               stack.pop ();
1522             }
1523         }
1524     }
1525
1526   /* Ensure that the candidates always use the same candidate index
1527      to refer to an equivalence class.  */
1528   FOR_EACH_VEC_ELT_REVERSE (m_candidates, cand1_index, cand1)
1529     if (cand1->can_copy_p && !empty_p (cand1->uses))
1530       {
1531         canon_bitmap (&cand1->uses);
1532         gcc_checking_assert (bitmap_first_set_bit (cand1->uses) > cand1_index);
1533       }
1534 }
1535
1536 /* Assuming that every path reaching a point P contains a copy of a
1537    use U of REGNO, return true if another copy of U at P would have
1538    access to the same value of REGNO.  */
1539
1540 bool
1541 early_remat::stable_use_p (unsigned int regno)
1542 {
1543   /* Conservatively assume not for hard registers.  */
1544   if (HARD_REGISTER_NUM_P (regno))
1545     return false;
1546
1547   /* See if REGNO has a single definition and is never used uninitialized.
1548      In this case the definition of REGNO dominates the common dominator
1549      of the uses U, which in turn dominates P.  */
1550   if (DF_REG_DEF_COUNT (regno) == 1
1551       && !bitmap_bit_p (DF_LR_OUT (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (m_fn)), regno))
1552     return true;
1553
1554   return false;
1555 }
1556
1557 /* Emit a copy from register DEST to register SRC before candidate
1558    CAND_INDEX's instruction.  */
1559
1560 void
1561 early_remat::emit_copy_before (unsigned int cand_index, rtx dest, rtx src)
1562 {
1563   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1564   if (dump_file)
1565     {
1566       fprintf (dump_file, ";; Stabilizing insn ");
1567       dump_insn_id (cand->insn);
1568       fprintf (dump_file, " by copying source reg %d:%s to temporary reg %d\n",
1569                REGNO (src), GET_MODE_NAME (GET_MODE (src)), REGNO (dest));
1570     }
1571   emit_insn_before (gen_move_insn (dest, src), cand->insn);
1572 }
1573
1574 /* Check whether any inputs to candidate CAND_INDEX's instruction could
1575    change at rematerialization points and replace them with new pseudo
1576    registers if so.  */
1577
1578 void
1579 early_remat::stabilize_pattern (unsigned int cand_index)
1580 {
1581   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1582   if (cand->stabilized_p)
1583     return;
1584
1585   remat_equiv_class *ec = cand->equiv_class;
1586   gcc_checking_assert (!ec || cand_index == ec->representative);
1587
1588   /* Record the replacements we've made so far, so that we don't
1589      create two separate registers for match_dups.  Lookup is O(n),
1590      but the n is very small.  */
1591   typedef std::pair<rtx, rtx> reg_pair;
1592   auto_vec<reg_pair, 16> reg_map;
1593
1594   rtx_insn *insn = cand->insn;
1595   df_ref ref;
1596   FOR_EACH_INSN_USE (ref, insn)
1597     {
1598       unsigned int old_regno = DF_REF_REGNO (ref);
1599       rtx *loc = DF_REF_REAL_LOC (ref);
1600
1601       if (HARD_REGISTER_NUM_P (old_regno) && fixed_regs[old_regno])
1602         {
1603           /* We checked when adding the candidate that the value is stable.  */
1604           gcc_checking_assert (!rtx_unstable_p (*loc));
1605           continue;
1606         }
1607
1608       if (bitmap_bit_p (&m_candidate_regnos, old_regno))
1609         /* We already know which candidate provides the definition
1610            and will handle it during copying.  */
1611         continue;
1612
1613       if (stable_use_p (old_regno))
1614         /* We can continue to use the existing register.  */
1615         continue;
1616
1617       /* We need to replace the register.  See whether we've already
1618          created a suitable copy.  */
1619       rtx old_reg = *loc;
1620       rtx new_reg = NULL_RTX;
1621       machine_mode mode = GET_MODE (old_reg);
1622       reg_pair *p;
1623       unsigned int pi;
1624       FOR_EACH_VEC_ELT (reg_map, pi, p)
1625         if (REGNO (p->first) == old_regno
1626             && GET_MODE (p->first) == mode)
1627           {
1628             new_reg = p->second;
1629             break;
1630           }
1631
1632       if (!new_reg)
1633         {
1634           /* Create a new register and initialize it just before
1635              the instruction.  */
1636           new_reg = gen_reg_rtx (mode);
1637           reg_map.safe_push (reg_pair (old_reg, new_reg));
1638           if (ec)
1639             {
1640               unsigned int member_index;
1641               bitmap_iterator bi;
1642               EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ec->members, 0, member_index, bi)
1643                 emit_copy_before (member_index, new_reg, old_reg);
1644             }
1645           else
1646             emit_copy_before (cand_index, new_reg, old_reg);
1647         }
1648       validate_change (insn, loc, new_reg, true);
1649     }
1650   if (num_changes_pending ())
1651     {
1652       if (!apply_change_group ())
1653         /* We checked when adding the candidates that the pattern allows
1654            hard registers to be replaced.  Nothing else should make the
1655            changes invalid.  */
1656         gcc_unreachable ();
1657
1658       if (ec)
1659         {
1660           /* Copy the new pattern to other members of the equivalence
1661              class.  */
1662           unsigned int member_index;
1663           bitmap_iterator bi;
1664           EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (ec->members, 0, member_index, bi)
1665             if (cand_index != member_index)
1666               {
1667                 rtx_insn *other_insn = m_candidates[member_index].insn;
1668                 if (!validate_change (other_insn, &PATTERN (other_insn),
1669                                       copy_insn (PATTERN (insn)), 0))
1670                   /* If the original instruction was valid then the copy
1671                      should be too.  */
1672                   gcc_unreachable ();
1673               }
1674         }
1675     }
1676
1677   cand->stabilized_p = true;
1678 }
1679
1680 /* Change CAND's instruction so that it sets CAND->copy_regno instead
1681    of CAND->regno.  */
1682
1683 void
1684 early_remat::replace_dest_with_copy (unsigned int cand_index)
1685 {
1686   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1687   df_ref def;
1688   FOR_EACH_INSN_DEF (def, cand->insn)
1689     if (DF_REF_REGNO (def) == cand->regno)
1690       validate_change (cand->insn, DF_REF_REAL_LOC (def),
1691                        regno_reg_rtx[cand->copy_regno], 1);
1692 }
1693
1694 /* Make sure that the candidates used by candidate CAND_INDEX are available.
1695    There are two ways of doing this for an input candidate I:
1696
1697    (1) Using the existing register number and ensuring that I is available.
1698
1699    (2) Using a new register number (recorded in copy_regno) and adding I
1700        to VIA_COPY.  This guarantees that making I available does not
1701        conflict with other uses of the original register.
1702
1703    REQUIRED is the set of candidates that are required but not available
1704    before the copy of CAND_INDEX.  AVAILABLE is the set of candidates
1705    that are already available before the copy of CAND_INDEX.  REACHING
1706    is the set of candidates that reach the copy of CAND_INDEX.  VIA_COPY
1707    is the set of candidates that will use new register numbers recorded
1708    in copy_regno instead of the original ones.  */
1709
1710 void
1711 early_remat::stabilize_candidate_uses (unsigned int cand_index,
1712                                        bitmap required, bitmap available,
1713                                        bitmap reaching, bitmap via_copy)
1714 {
1715   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1716   df_ref use;
1717   FOR_EACH_INSN_USE (use, cand->insn)
1718     {
1719       unsigned int regno = DF_REF_REGNO (use);
1720       if (!bitmap_bit_p (&m_candidate_regnos, regno))
1721         continue;
1722
1723       /* Work out which candidate provides the definition.  */
1724       bitmap defs = m_regno_to_candidates[regno];
1725       bitmap_and (&m_tmp_bitmap, cand->uses, defs);
1726       gcc_checking_assert (bitmap_single_bit_set_p (&m_tmp_bitmap));
1727       unsigned int def_index = bitmap_first_set_bit (&m_tmp_bitmap);
1728
1729       /* First see if DEF_INDEX is the only reaching definition of REGNO
1730          at this point too and if it is or will become available.  We can
1731          continue to use REGNO if so.  */
1732       bitmap_and (&m_tmp_bitmap, reaching, defs);
1733       if (bitmap_single_bit_set_p (&m_tmp_bitmap)
1734           && bitmap_first_set_bit (&m_tmp_bitmap) == def_index
1735           && ((available && bitmap_bit_p (available, def_index))
1736               || bitmap_bit_p (required, def_index)))
1737         {
1738           if (dump_file)
1739             fprintf (dump_file, ";; Keeping reg %d for use of candidate %d"
1740                      " in candidate %d\n", regno, def_index, cand_index);
1741           continue;
1742         }
1743
1744       /* Otherwise fall back to using a copy.  There are other cases
1745          in which we *could* continue to use REGNO, but there's not
1746          really much point.  Using a separate register ought to make
1747          things easier for the register allocator.  */
1748       remat_candidate *def_cand = &m_candidates[def_index];
1749       rtx *loc = DF_REF_REAL_LOC (use);
1750       rtx new_reg;
1751       if (bitmap_set_bit (via_copy, def_index))
1752         {
1753           new_reg = gen_reg_rtx (GET_MODE (*loc));
1754           def_cand->copy_regno = REGNO (new_reg);
1755           if (dump_file)
1756             fprintf (dump_file, ";; Creating reg %d for use of candidate %d"
1757                      " in candidate %d\n", REGNO (new_reg), def_index,
1758                      cand_index);
1759         }
1760       else
1761         new_reg = regno_reg_rtx[def_cand->copy_regno];
1762       validate_change (cand->insn, loc, new_reg, 1);
1763     }
1764 }
1765
1766 /* Rematerialize the candidates in REQUIRED after instruction INSN,
1767    given that the candidates in AVAILABLE are already available
1768    and that REACHING is the set of candidates live after INSN.
1769    REQUIRED and AVAILABLE are disjoint on entry.
1770
1771    Clear REQUIRED on exit.  */
1772
1773 void
1774 early_remat::emit_remat_insns (bitmap required, bitmap available,
1775                                bitmap reaching, rtx_insn *insn)
1776 {
1777   /* Quick exit if there's nothing to do.  */
1778   if (empty_p (required))
1779     return;
1780
1781   /* Only reaching definitions should be available or required.  */
1782   gcc_checking_assert (!bitmap_intersect_compl_p (required, reaching));
1783   if (available)
1784     gcc_checking_assert (!bitmap_intersect_compl_p (available, reaching));
1785
1786   bitmap_head via_copy;
1787   bitmap_initialize (&via_copy, &m_obstack);
1788   while (!bitmap_empty_p (required) || !bitmap_empty_p (&via_copy))
1789     {
1790       /* Pick the lowest-indexed candidate left.  */
1791       unsigned int required_index = (bitmap_empty_p (required)
1792                                      ? ~0U : bitmap_first_set_bit (required));
1793       unsigned int via_copy_index = (bitmap_empty_p (&via_copy)
1794                                      ? ~0U : bitmap_first_set_bit (&via_copy));
1795       unsigned int cand_index = MIN (required_index, via_copy_index);
1796       remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
1797
1798       bool via_copy_p = (cand_index == via_copy_index);
1799       if (via_copy_p)
1800         bitmap_clear_bit (&via_copy, cand_index);
1801       else
1802         {
1803           /* Remove all candidates for the same register from REQUIRED.  */
1804           bitmap_and (&m_tmp_bitmap, reaching,
1805                       m_regno_to_candidates[cand->regno]);
1806           bitmap_and_compl_into (required, &m_tmp_bitmap);
1807           gcc_checking_assert (!bitmap_bit_p (required, cand_index));
1808
1809           /* Only rematerialize if we have a single reaching definition
1810              of the register.  */
1811           if (!bitmap_single_bit_set_p (&m_tmp_bitmap))
1812             {
1813               if (dump_file)
1814                 {
1815                   fprintf (dump_file, ";; Can't rematerialize reg %d after ",
1816                            cand->regno);
1817                   dump_insn_id (insn);
1818                   fprintf (dump_file, ": more than one reaching definition\n");
1819                 }
1820               continue;
1821             }
1822
1823           /* Skip candidates that can't be rematerialized.  */
1824           if (!cand->can_copy_p)
1825             continue;
1826
1827           /* Check the function precondition.  */
1828           gcc_checking_assert (!available
1829                                || !bitmap_bit_p (available, cand_index));
1830         }
1831
1832       /* Invalid candidates should have been weeded out by now.  */
1833       gcc_assert (cand->can_copy_p);
1834
1835       rtx new_pattern;
1836       if (cand->constant_p)
1837         {
1838           /* Emit a simple move.  */
1839           unsigned int regno = via_copy_p ? cand->copy_regno : cand->regno;
1840           new_pattern = gen_move_insn (regno_reg_rtx[regno], cand->remat_rtx);
1841         }
1842       else
1843         {
1844           /* If this is the first time we've copied the instruction, make
1845              sure that any inputs will have the same value after INSN.  */
1846           stabilize_pattern (cand_index);
1847
1848           /* Temporarily adjust the original instruction so that it has
1849              the right form for the copy.  */
1850           if (via_copy_p)
1851             replace_dest_with_copy (cand_index);
1852           if (cand->uses)
1853             stabilize_candidate_uses (cand_index, required, available,
1854                                       reaching, &via_copy);
1855
1856           /* Get the new instruction pattern.  */
1857           new_pattern = copy_insn (cand->remat_rtx);
1858
1859           /* Undo the temporary changes.  */
1860           cancel_changes (0);
1861         }
1862
1863       /* Emit the new instruction.  */
1864       rtx_insn *new_insn = emit_insn_after (new_pattern, insn);
1865
1866       if (dump_file)
1867         {
1868           fprintf (dump_file, ";; Rematerializing candidate %d after ",
1869                    cand_index);
1870           dump_insn_id (insn);
1871           if (via_copy_p)
1872             fprintf (dump_file, " with new destination reg %d",
1873                      cand->copy_regno);
1874           fprintf (dump_file, ":\n\n");
1875           print_rtl_single (dump_file, new_insn);
1876           fprintf (dump_file, "\n");
1877         }
1878     }
1879 }
1880
1881 /* Recompute INFO's available_out set, given that it's distinct from
1882    available_in and available_locally.  */
1883
1884 bool
1885 early_remat::set_available_out (remat_block_info *info)
1886 {
1887   if (empty_p (info->available_locally))
1888     return bitmap_and_compl (get_bitmap (&info->available_out),
1889                              info->available_in, info->rd_kill);
1890
1891   if (empty_p (info->rd_kill))
1892     return bitmap_ior (get_bitmap (&info->available_out),
1893                        info->available_locally, info->available_in);
1894
1895   return bitmap_ior_and_compl (get_bitmap (&info->available_out),
1896                                info->available_locally, info->available_in,
1897                                info->rd_kill);
1898 }
1899
1900 /* If BB has more than one call, decide which candidates should be
1901    rematerialized after the non-final calls and emit the associated
1902    instructions.  Record other information about the block in preparation
1903    for the global phase.  */
1904
1905 void
1906 early_remat::process_block (basic_block bb)
1907 {
1908   remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
1909   rtx_insn *last_call = NULL;
1910   rtx_insn *insn;
1911
1912   /* Ensure that we always use the same candidate index to refer to an
1913      equivalence class.  */
1914   if (info->rd_out == info->rd_in)
1915     {
1916       canon_bitmap (&info->rd_in);
1917       info->rd_out = info->rd_in;
1918     }
1919   else
1920     {
1921       canon_bitmap (&info->rd_in);
1922       canon_bitmap (&info->rd_out);
1923     }
1924   canon_bitmap (&info->rd_kill);
1925   canon_bitmap (&info->rd_gen);
1926
1927   /* The set of candidates that should be rematerialized on entry to the
1928      block or after the previous call (whichever is more recent).  */
1929   init_temp_bitmap (&m_required);
1930
1931   /* The set of candidates that reach the current instruction (i.e. are
1932      live just before the instruction).  */
1933   bitmap_head reaching;
1934   bitmap_initialize (&reaching, &m_obstack);
1935   if (info->rd_in)
1936     bitmap_copy (&reaching, info->rd_in);
1937
1938   /* The set of candidates that are live and available without
1939      rematerialization just before the current instruction.  This only
1940      accounts for earlier candidates in the block, or those that become
1941      available by being added to M_REQUIRED.  */
1942   init_temp_bitmap (&m_available);
1943
1944   /* Get the range of candidates in the block.  */
1945   unsigned int next_candidate = info->first_candidate;
1946   unsigned int num_candidates = info->num_candidates;
1947   remat_candidate *next_def = (num_candidates > 0
1948                                ? &m_candidates[next_candidate]
1949                                : NULL);
1950
1951   FOR_BB_INSNS (bb, insn)
1952     {
1953       if (!NONDEBUG_INSN_P (insn))
1954         continue;
1955
1956       /* First process uses, since this is a forward walk.  */
1957       df_ref ref;
1958       FOR_EACH_INSN_USE (ref, insn)
1959         {
1960           unsigned int regno = DF_REF_REGNO (ref);
1961           if (bitmap_bit_p (&m_candidate_regnos, regno))
1962             {
1963               bitmap defs = m_regno_to_candidates[regno];
1964               bitmap_and (&m_tmp_bitmap, defs, &reaching);
1965               gcc_checking_assert (!bitmap_empty_p (&m_tmp_bitmap));
1966               if (!bitmap_intersect_p (defs, m_available))
1967                 {
1968                   /* There has been no definition of the register since
1969                      the last call or the start of the block (whichever
1970                      is most recent).  Mark the reaching definitions
1971                      as required at that point and thus available here.  */
1972                   bitmap_ior_into (m_required, &m_tmp_bitmap);
1973                   bitmap_ior_into (m_available, &m_tmp_bitmap);
1974                 }
1975             }
1976         }
1977
1978       if (CALL_P (insn))
1979         {
1980           if (!last_call)
1981             {
1982               /* The first call in the block.  Record which candidates are
1983                  required at the start of the block.  */
1984               copy_temp_bitmap (&info->required_in, &m_required);
1985               init_temp_bitmap (&m_required);
1986             }
1987           else
1988             /* The fully-local case: candidates that need to be
1989                rematerialized after a previous call in the block.  */
1990             emit_remat_insns (m_required, NULL, info->rd_after_call,
1991                               last_call);
1992           last_call = insn;
1993           bitmap_clear (m_available);
1994           gcc_checking_assert (empty_p (m_required));
1995         }
1996
1997       /* Now process definitions.  */
1998       if (next_def && insn == next_def->insn)
1999         {
2000           unsigned int gen = canon_candidate (next_candidate);
2001
2002           /* Other candidates with the same regno are not available
2003              any more.  */
2004           bitmap kill = m_regno_to_candidates[next_def->regno];
2005           bitmap_and_compl_into (m_available, kill);
2006           bitmap_and_compl_into (&reaching, kill);
2007
2008           /* Record that this candidate is available without
2009              rematerialization.  */
2010           bitmap_set_bit (m_available, gen);
2011           bitmap_set_bit (&reaching, gen);
2012
2013           /* Find the next candidate in the block.  */
2014           num_candidates -= 1;
2015           next_candidate -= 1;
2016           if (num_candidates > 0)
2017             next_def -= 1;
2018           else
2019             next_def = NULL;
2020         }
2021
2022       if (insn == last_call)
2023         bitmap_copy (get_bitmap (&info->rd_after_call), &reaching);
2024     }
2025   bitmap_clear (&reaching);
2026   gcc_checking_assert (num_candidates == 0);
2027
2028   /* Remove values from the available set if they aren't live (and so
2029      aren't interesting to successor blocks).  */
2030   if (info->rd_out)
2031     bitmap_and_into (m_available, info->rd_out);
2032
2033   /* Record the accumulated information.  */
2034   info->last_call = last_call;
2035   info->abnormal_call_p = (last_call
2036                            && last_call == BB_END (bb)
2037                            && has_abnormal_or_eh_outgoing_edge_p (bb));
2038   copy_temp_bitmap (&info->available_locally, &m_available);
2039   if (last_call)
2040     copy_temp_bitmap (&info->required_after_call, &m_required);
2041   else
2042     copy_temp_bitmap (&info->required_in, &m_required);
2043
2044   /* Assume at first that all live-in values are available without
2045      rematerialization (i.e. start with the most optimistic assumption).  */
2046   if (info->available_in)
2047     {
2048       if (info->rd_in)
2049         bitmap_copy (info->available_in, info->rd_in);
2050       else
2051         BITMAP_FREE (info->available_in);
2052     }
2053
2054   if (last_call || empty_p (info->available_in))
2055     /* The values available on exit from the block are exactly those that
2056        are available locally.  This set doesn't change.  */
2057     info->available_out = info->available_locally;
2058   else if (empty_p (info->available_locally) && empty_p (info->rd_kill))
2059     /* The values available on exit are the same as those available on entry.
2060        Updating one updates the other.  */
2061     info->available_out = info->available_in;
2062   else
2063     set_available_out (info);
2064 }
2065
2066 /* Process each block as for process_block, visiting dominators before
2067    the blocks they dominate.  */
2068
2069 void
2070 early_remat::local_phase (void)
2071 {
2072   if (dump_file)
2073     fprintf (dump_file, "\n;; Local phase:\n");
2074
2075   int *postorder = df_get_postorder (DF_BACKWARD);
2076   unsigned int postorder_len = df_get_n_blocks (DF_BACKWARD);
2077   for (unsigned int i = postorder_len; i-- > 0; )
2078     if (postorder[i] >= NUM_FIXED_BLOCKS)
2079       process_block (BASIC_BLOCK_FOR_FN (m_fn, postorder[i]));
2080 }
2081
2082 /* Return true if available values survive across edge E.  */
2083
2084 static inline bool
2085 available_across_edge_p (edge e)
2086 {
2087   return (e->flags & EDGE_EH) == 0;
2088 }
2089
2090 /* Propagate information from the available_out set of E->src to the
2091    available_in set of E->dest, when computing global availability.
2092    Return true if something changed.  */
2093
2094 bool
2095 early_remat::avail_confluence_n (edge e)
2096 {
2097   remat_block_info *src = &er->m_block_info[e->src->index];
2098   remat_block_info *dest = &er->m_block_info[e->dest->index];
2099
2100   if (!available_across_edge_p (e))
2101     return false;
2102
2103   if (empty_p (dest->available_in))
2104     return false;
2105
2106   if (!src->available_out)
2107     {
2108       bitmap_clear (dest->available_in);
2109       return true;
2110     }
2111
2112   return bitmap_and_into (dest->available_in, src->available_out);
2113 }
2114
2115 /* Propagate information from the available_in set of block BB_INDEX
2116    to available_out.  Return true if something changed.  */
2117
2118 bool
2119 early_remat::avail_transfer (int bb_index)
2120 {
2121   remat_block_info *info = &er->m_block_info[bb_index];
2122
2123   if (info->available_out == info->available_locally)
2124     return false;
2125
2126   if (info->available_out == info->available_in)
2127     /* Assume that we are only called if the input changed.  */
2128     return true;
2129
2130   return er->set_available_out (info);
2131 }
2132
2133 /* Compute global availability for the function, starting with the local
2134    information computed by local_phase.  */
2135
2136 void
2137 early_remat::compute_availability (void)
2138 {
2139   /* We use df_simple_dataflow instead of the lcm routines for three reasons:
2140
2141      (1) it avoids recomputing the traversal order;
2142      (2) many of the sets are likely to be sparse, so we don't necessarily
2143          want to use sbitmaps; and
2144      (3) it means we can avoid creating an explicit kill set for the call.  */
2145   er = this;
2146   bitmap_clear (&m_tmp_bitmap);
2147   bitmap_set_range (&m_tmp_bitmap, 0, last_basic_block_for_fn (m_fn));
2148   df_simple_dataflow (DF_FORWARD, NULL, NULL,
2149                       avail_confluence_n, avail_transfer,
2150                       &m_tmp_bitmap, df_get_postorder (DF_FORWARD),
2151                       df_get_n_blocks (DF_FORWARD));
2152   er = 0;
2153
2154   /* Restrict the required_in sets to values that aren't available.  */
2155   basic_block bb;
2156   FOR_EACH_BB_FN (bb, m_fn)
2157     {
2158       remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
2159       if (info->required_in && info->available_in)
2160         bitmap_and_compl_into (info->required_in, info->available_in);
2161     }
2162 }
2163
2164 /* Make sure that INFO's available_out and available_in sets are unique.  */
2165
2166 inline void
2167 early_remat::unshare_available_sets (remat_block_info *info)
2168 {
2169   if (info->available_in && info->available_in == info->available_out)
2170     {
2171       info->available_in = alloc_bitmap ();
2172       bitmap_copy (info->available_in, info->available_out);
2173     }
2174 }
2175
2176 /* Return true if it is possible to move rematerializations from the
2177    destination of E to the source of E.  */
2178
2179 inline bool
2180 early_remat::can_move_across_edge_p (edge e)
2181 {
2182   return (available_across_edge_p (e)
2183           && !m_block_info[e->src->index].abnormal_call_p);
2184 }
2185
2186 /* Return true if it is cheaper to rematerialize values at the head of
2187    block QUERY_BB_INDEX instead of rematerializing in its predecessors.  */
2188
2189 bool
2190 early_remat::local_remat_cheaper_p (unsigned int query_bb_index)
2191 {
2192   if (m_block_info[query_bb_index].remat_frequency_valid_p)
2193     return m_block_info[query_bb_index].local_remat_cheaper_p;
2194
2195   /* Iteratively compute the cost of rematerializing values in the
2196      predecessor blocks, then compare that with the cost of
2197      rematerializing at the head of the block.
2198
2199      A cycle indicates that there is no call on that execution path,
2200      so it isn't necessary to rematerialize on that path.  */
2201   auto_vec<basic_block, 16> stack;
2202   stack.quick_push (BASIC_BLOCK_FOR_FN (m_fn, query_bb_index));
2203   while (!stack.is_empty ())
2204     {
2205       basic_block bb = stack.last ();
2206       remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
2207       if (info->remat_frequency_valid_p)
2208         {
2209           stack.pop ();
2210           continue;
2211         }
2212
2213       info->visited_p = true;
2214       int frequency = 0;
2215       bool can_move_p = true;
2216       edge e;
2217       edge_iterator ei;
2218       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2219         if (!can_move_across_edge_p (e))
2220           {
2221             can_move_p = false;
2222             break;
2223           }
2224         else if (m_block_info[e->src->index].last_call)
2225           /* We'll rematerialize after the call.  */
2226           frequency += e->src->count.to_frequency (m_fn);
2227         else if (m_block_info[e->src->index].remat_frequency_valid_p)
2228           /* Add the cost of rematerializing at the head of E->src
2229              or in its predecessors (whichever is cheaper).  */
2230           frequency += m_block_info[e->src->index].remat_frequency;
2231         else if (!m_block_info[e->src->index].visited_p)
2232           /* Queue E->src and then revisit this block again.  */
2233           stack.safe_push (e->src);
2234
2235       /* Come back to this block later if we need to process some of
2236          its predecessors.  */
2237       if (stack.last () != bb)
2238         continue;
2239
2240       /* If rematerializing in and before the block have equal cost, prefer
2241          rematerializing in the block.  This should shorten the live range.  */
2242       int bb_frequency = bb->count.to_frequency (m_fn);
2243       if (!can_move_p || frequency >= bb_frequency)
2244         {
2245           info->local_remat_cheaper_p = true;
2246           info->remat_frequency = bb_frequency;
2247         }
2248       else
2249         info->remat_frequency = frequency;
2250       info->remat_frequency_valid_p = true;
2251       info->visited_p = false;
2252       if (dump_file)
2253         {
2254           if (!can_move_p)
2255             fprintf (dump_file, ";; Need to rematerialize at the head of"
2256                      " block %d; cannot move to predecessors.\n", bb->index);
2257           else
2258             {
2259               fprintf (dump_file, ";; Block %d has frequency %d,"
2260                        " rematerializing in predecessors has frequency %d",
2261                        bb->index, bb_frequency, frequency);
2262               if (info->local_remat_cheaper_p)
2263                 fprintf (dump_file, "; prefer to rematerialize"
2264                          " in the block\n");
2265               else
2266                 fprintf (dump_file, "; prefer to rematerialize"
2267                          " in predecessors\n");
2268             }
2269         }
2270       stack.pop ();
2271     }
2272   return m_block_info[query_bb_index].local_remat_cheaper_p;
2273 }
2274
2275 /* Return true if we cannot rematerialize candidate CAND_INDEX at the head of
2276    block BB_INDEX.  */
2277
2278 bool
2279 early_remat::need_to_move_candidate_p (unsigned int bb_index,
2280                                        unsigned int cand_index)
2281 {
2282   remat_block_info *info = &m_block_info[bb_index];
2283   remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
2284   basic_block bb = BASIC_BLOCK_FOR_FN (m_fn, bb_index);
2285
2286   /* If there is more than one reaching definition of REGNO,
2287      we'll need to rematerialize in predecessors instead.  */
2288   bitmap_and (&m_tmp_bitmap, info->rd_in, m_regno_to_candidates[cand->regno]);
2289   if (!bitmap_single_bit_set_p (&m_tmp_bitmap))
2290     {
2291       if (dump_file)
2292         fprintf (dump_file, ";; Cannot rematerialize %d at the"
2293                  " head of block %d because there is more than one"
2294                  " reaching definition of reg %d\n", cand_index,
2295                  bb_index, cand->regno);
2296       return true;
2297     }
2298
2299   /* Likewise if rematerializing CAND here would clobber a live register.  */
2300   if (cand->clobbers
2301       && bitmap_intersect_p (cand->clobbers, DF_LR_IN (bb)))
2302     {
2303       if (dump_file)
2304         fprintf (dump_file, ";; Cannot rematerialize %d at the"
2305                  " head of block %d because it would clobber live"
2306                  " registers\n", cand_index, bb_index);
2307       return true;
2308     }
2309
2310   return false;
2311 }
2312
2313 /* Set REQUIRED to the minimum set of candidates that must be rematerialized
2314    in predecessors of block BB_INDEX instead of at the start of the block.  */
2315
2316 void
2317 early_remat::compute_minimum_move_set (unsigned int bb_index,
2318                                        bitmap required)
2319 {
2320   remat_block_info *info = &m_block_info[bb_index];
2321   bitmap_head remaining;
2322
2323   bitmap_clear (required);
2324   bitmap_initialize (&remaining, &m_obstack);
2325   bitmap_copy (&remaining, info->required_in);
2326   while (!bitmap_empty_p (&remaining))
2327     {
2328       unsigned int cand_index = bitmap_first_set_bit (&remaining);
2329       remat_candidate *cand = &m_candidates[cand_index];
2330       bitmap_clear_bit (&remaining, cand_index);
2331
2332       /* Leave invalid candidates where they are.  */
2333       if (!cand->can_copy_p)
2334         continue;
2335
2336       /* Decide whether to move this candidate.  */
2337       if (!bitmap_bit_p (required, cand_index))
2338         {
2339           if (!need_to_move_candidate_p (bb_index, cand_index))
2340             continue;
2341           bitmap_set_bit (required, cand_index);
2342         }
2343
2344       /* Also move values used by the candidate, so that we don't
2345          rematerialize them twice.  */
2346       if (cand->uses)
2347         {
2348           bitmap_ior_and_into (required, cand->uses, info->required_in);
2349           bitmap_ior_and_into (&remaining, cand->uses, info->required_in);
2350         }
2351     }
2352 }
2353
2354 /* Make the predecessors of BB_INDEX rematerialize the candidates in
2355    REQUIRED.  Add any blocks whose required_in set changes to
2356    PENDING_BLOCKS.  */
2357
2358 void
2359 early_remat::move_to_predecessors (unsigned int bb_index, bitmap required,
2360                                    bitmap pending_blocks)
2361 {
2362   if (empty_p (required))
2363     return;
2364   remat_block_info *dest_info = &m_block_info[bb_index];
2365   basic_block bb = BASIC_BLOCK_FOR_FN (m_fn, bb_index);
2366   edge e;
2367   edge_iterator ei;
2368   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2369     {
2370       remat_block_info *src_info = &m_block_info[e->src->index];
2371
2372       /* Restrict the set we add to the reaching definitions.  */
2373       bitmap_and (&m_tmp_bitmap, required, src_info->rd_out);
2374       if (bitmap_empty_p (&m_tmp_bitmap))
2375         continue;
2376
2377       if (!can_move_across_edge_p (e))
2378         {
2379           /* We can't move the rematerialization and we can't do it at
2380              the start of the block either.  In this case we just give up
2381              and rely on spilling to make the values available across E.  */
2382           if (dump_file)
2383             {
2384               fprintf (dump_file, ";; Cannot rematerialize the following"
2385                        " candidates in block %d:", e->src->index);
2386               dump_candidate_bitmap (required);
2387               fprintf (dump_file, "\n");
2388             }
2389           continue;
2390         }
2391
2392       /* Remove candidates that are already available.  */
2393       if (src_info->available_out)
2394         {
2395           bitmap_and_compl_into (&m_tmp_bitmap, src_info->available_out);
2396           if (bitmap_empty_p (&m_tmp_bitmap))
2397             continue;
2398         }
2399
2400       /* Add the remaining candidates to the appropriate required set.  */
2401       if (dump_file)
2402         {
2403           fprintf (dump_file, ";; Moving this set from block %d"
2404                    " to block %d:", bb_index, e->src->index);
2405           dump_candidate_bitmap (&m_tmp_bitmap);
2406           fprintf (dump_file, "\n");
2407         }
2408       /* If the source block contains a call, we want to rematerialize
2409          after the call, otherwise we want to rematerialize at the start
2410          of the block.  */
2411       bitmap src_required = get_bitmap (src_info->last_call
2412                                         ? &src_info->required_after_call
2413                                         : &src_info->required_in);
2414       if (bitmap_ior_into (src_required, &m_tmp_bitmap))
2415         {
2416           if (!src_info->last_call)
2417             bitmap_set_bit (pending_blocks, e->src->index);
2418           unshare_available_sets (src_info);
2419           bitmap_ior_into (get_bitmap (&src_info->available_out),
2420                            &m_tmp_bitmap);
2421         }
2422     }
2423
2424   /* The candidates are now available on entry to the block.  */
2425   bitmap_and_compl_into (dest_info->required_in, required);
2426   unshare_available_sets (dest_info);
2427   bitmap_ior_into (get_bitmap (&dest_info->available_in), required);
2428 }
2429
2430 /* Go through the candidates that are currently marked as being
2431    rematerialized at the beginning of a block.  Decide in each case
2432    whether that's valid and profitable; if it isn't, move the
2433    rematerialization to predecessor blocks instead.  */
2434
2435 void
2436 early_remat::choose_rematerialization_points (void)
2437 {
2438   bitmap_head required;
2439   bitmap_head pending_blocks;
2440
2441   int *postorder = df_get_postorder (DF_BACKWARD);
2442   unsigned int postorder_len = df_get_n_blocks (DF_BACKWARD);
2443   bitmap_initialize (&required, &m_obstack);
2444   bitmap_initialize (&pending_blocks, &m_obstack);
2445   do
2446     /* Process the blocks in postorder, to reduce the number of iterations
2447        of the outer loop.  */
2448     for (unsigned int i = 0; i < postorder_len; ++i)
2449       {
2450         unsigned int bb_index = postorder[i];
2451         remat_block_info *info = &m_block_info[bb_index];
2452         bitmap_clear_bit (&pending_blocks, bb_index);
2453
2454         if (empty_p (info->required_in))
2455           continue;
2456
2457         if (info->available_in)
2458           gcc_checking_assert (!bitmap_intersect_p (info->required_in,
2459                                                     info->available_in));
2460
2461         if (local_remat_cheaper_p (bb_index))
2462           {
2463             /* We'd prefer to rematerialize at the head of the block.
2464                Only move candidates if we need to.  */
2465             compute_minimum_move_set (bb_index, &required);
2466             move_to_predecessors (bb_index, &required, &pending_blocks);
2467           }
2468         else
2469           move_to_predecessors (bb_index, info->required_in,
2470                                 &pending_blocks);
2471       }
2472   while (!bitmap_empty_p (&pending_blocks));
2473   bitmap_clear (&required);
2474 }
2475
2476 /* Emit all rematerialization instructions queued for BB.  */
2477
2478 void
2479 early_remat::emit_remat_insns_for_block (basic_block bb)
2480 {
2481   remat_block_info *info = &m_block_info[bb->index];
2482
2483   if (info->last_call && !empty_p (info->required_after_call))
2484     emit_remat_insns (info->required_after_call, NULL,
2485                       info->rd_after_call, info->last_call);
2486
2487   if (!empty_p (info->required_in))
2488     {
2489       rtx_insn *insn = BB_HEAD (bb);
2490       while (insn != BB_END (bb)
2491              && !INSN_P (NEXT_INSN (insn)))
2492         insn = NEXT_INSN (insn);
2493       emit_remat_insns (info->required_in, info->available_in,
2494                         info->rd_in, insn);
2495     }
2496 }
2497
2498 /* Decide which candidates in each block's REQUIRED_IN set need to be
2499    rematerialized and decide where the rematerialization instructions
2500    should go.  Emit queued rematerialization instructions at the start
2501    of blocks and after the last calls in blocks.  */
2502
2503 void
2504 early_remat::global_phase (void)
2505 {
2506   compute_availability ();
2507   if (dump_file)
2508     {
2509       fprintf (dump_file, "\n;; Blocks after computing global"
2510                " availability:\n");
2511       dump_all_blocks ();
2512     }
2513
2514   choose_rematerialization_points ();
2515   if (dump_file)
2516     {
2517       fprintf (dump_file, "\n;; Blocks after choosing rematerialization"
2518                " points:\n");
2519       dump_all_blocks ();
2520     }
2521
2522   basic_block bb;
2523   FOR_EACH_BB_FN (bb, m_fn)
2524     emit_remat_insns_for_block (bb);
2525 }
2526
2527 /* Main function for the pass.  */
2528
2529 void
2530 early_remat::run (void)
2531 {
2532   df_analyze ();
2533
2534   if (!collect_candidates ())
2535     return;
2536
2537   init_block_info ();
2538   sort_candidates ();
2539   finalize_candidate_indices ();
2540   if (dump_file)
2541     dump_all_candidates ();
2542
2543   compute_rd ();
2544   decide_candidate_validity ();
2545   local_phase ();
2546   global_phase ();
2547 }
2548
2549 early_remat::early_remat (function *fn, sbitmap selected_modes)
2550   : m_fn (fn),
2551     m_selected_modes (selected_modes),
2552     m_available (0),
2553     m_required (0),
2554     m_value_table (63)
2555 {
2556   bitmap_obstack_initialize (&m_obstack);
2557   bitmap_initialize (&m_candidate_regnos, &m_obstack);
2558   bitmap_initialize (&m_tmp_bitmap, &m_obstack);
2559 }
2560
2561 early_remat::~early_remat ()
2562 {
2563   bitmap_obstack_release (&m_obstack);
2564 }
2565
2566 namespace {
2567
2568 const pass_data pass_data_early_remat =
2569 {
2570   RTL_PASS, /* type */
2571   "early_remat", /* name */
2572   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
2573   TV_EARLY_REMAT, /* tv_id */
2574   0, /* properties_required */
2575   0, /* properties_provided */
2576   0, /* properties_destroyed */
2577   0, /* todo_flags_start */
2578   TODO_df_finish, /* todo_flags_finish */
2579 };
2580
2581 class pass_early_remat : public rtl_opt_pass
2582 {
2583 public:
2584   pass_early_remat (gcc::context *ctxt)
2585     : rtl_opt_pass (pass_data_early_remat, ctxt)
2586   {}
2587
2588   /* opt_pass methods: */
2589   virtual bool gate (function *)
2590   {
2591     return optimize > 1 && NUM_POLY_INT_COEFFS > 1;
2592   }
2593
2594   virtual unsigned int execute (function *f)
2595   {
2596     auto_sbitmap selected_modes (NUM_MACHINE_MODES);
2597     bitmap_clear (selected_modes);
2598     targetm.select_early_remat_modes (selected_modes);
2599     if (!bitmap_empty_p (selected_modes))
2600       early_remat (f, selected_modes).run ();
2601     return 0;
2602   }
2603 }; // class pass_early_remat
2604
2605 } // anon namespace
2606
2607 rtl_opt_pass *
2608 make_pass_early_remat (gcc::context *ctxt)
2609 {
2610   return new pass_early_remat (ctxt);
2611 }