Import pre-release gcc-5.0 to new vendor branch
[dragonfly.git] / contrib / gcc-5.0 / gcc / tree-ssa-loop-im.c
1 /* Loop invariant motion.
2    Copyright (C) 2003-2015 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "tm.h"
24 #include "hash-set.h"
25 #include "machmode.h"
26 #include "vec.h"
27 #include "double-int.h"
28 #include "input.h"
29 #include "alias.h"
30 #include "symtab.h"
31 #include "wide-int.h"
32 #include "inchash.h"
33 #include "tree.h"
34 #include "fold-const.h"
35 #include "tm_p.h"
36 #include "predict.h"
37 #include "hard-reg-set.h"
38 #include "input.h"
39 #include "function.h"
40 #include "dominance.h"
41 #include "cfg.h"
42 #include "cfganal.h"
43 #include "basic-block.h"
44 #include "gimple-pretty-print.h"
45 #include "hash-map.h"
46 #include "hash-table.h"
47 #include "tree-ssa-alias.h"
48 #include "internal-fn.h"
49 #include "tree-eh.h"
50 #include "gimple-expr.h"
51 #include "is-a.h"
52 #include "gimple.h"
53 #include "gimplify.h"
54 #include "gimple-iterator.h"
55 #include "gimple-ssa.h"
56 #include "tree-cfg.h"
57 #include "tree-phinodes.h"
58 #include "ssa-iterators.h"
59 #include "stringpool.h"
60 #include "tree-ssanames.h"
61 #include "tree-ssa-loop-manip.h"
62 #include "tree-ssa-loop.h"
63 #include "tree-into-ssa.h"
64 #include "cfgloop.h"
65 #include "domwalk.h"
66 #include "params.h"
67 #include "tree-pass.h"
68 #include "flags.h"
69 #include "tree-affine.h"
70 #include "tree-ssa-propagate.h"
71 #include "trans-mem.h"
72 #include "gimple-fold.h"
73
74 /* TODO:  Support for predicated code motion.  I.e.
75
76    while (1)
77      {
78        if (cond)
79          {
80            a = inv;
81            something;
82          }
83      }
84
85    Where COND and INV are invariants, but evaluating INV may trap or be
86    invalid from some other reason if !COND.  This may be transformed to
87
88    if (cond)
89      a = inv;
90    while (1)
91      {
92        if (cond)
93          something;
94      }  */
95
96 /* The auxiliary data kept for each statement.  */
97
98 struct lim_aux_data
99 {
100   struct loop *max_loop;        /* The outermost loop in that the statement
101                                    is invariant.  */
102
103   struct loop *tgt_loop;        /* The loop out of that we want to move the
104                                    invariant.  */
105
106   struct loop *always_executed_in;
107                                 /* The outermost loop for that we are sure
108                                    the statement is executed if the loop
109                                    is entered.  */
110
111   unsigned cost;                /* Cost of the computation performed by the
112                                    statement.  */
113
114   vec<gimple> depends;          /* Vector of statements that must be also
115                                    hoisted out of the loop when this statement
116                                    is hoisted; i.e. those that define the
117                                    operands of the statement and are inside of
118                                    the MAX_LOOP loop.  */
119 };
120
121 /* Maps statements to their lim_aux_data.  */
122
123 static hash_map<gimple, lim_aux_data *> *lim_aux_data_map;
124
125 /* Description of a memory reference location.  */
126
127 typedef struct mem_ref_loc
128 {
129   tree *ref;                    /* The reference itself.  */
130   gimple stmt;                  /* The statement in that it occurs.  */
131 } *mem_ref_loc_p;
132
133
134 /* Description of a memory reference.  */
135
136 typedef struct im_mem_ref
137 {
138   unsigned id;                  /* ID assigned to the memory reference
139                                    (its index in memory_accesses.refs_list)  */
140   hashval_t hash;               /* Its hash value.  */
141
142   /* The memory access itself and associated caching of alias-oracle
143      query meta-data.  */
144   ao_ref mem;
145
146   bitmap stored;                /* The set of loops in that this memory location
147                                    is stored to.  */
148   vec<mem_ref_loc>              accesses_in_loop;
149                                 /* The locations of the accesses.  Vector
150                                    indexed by the loop number.  */
151
152   /* The following sets are computed on demand.  We keep both set and
153      its complement, so that we know whether the information was
154      already computed or not.  */
155   bitmap_head indep_loop;       /* The set of loops in that the memory
156                                    reference is independent, meaning:
157                                    If it is stored in the loop, this store
158                                      is independent on all other loads and
159                                      stores.
160                                    If it is only loaded, then it is independent
161                                      on all stores in the loop.  */
162   bitmap_head dep_loop;         /* The complement of INDEP_LOOP.  */
163 } *mem_ref_p;
164
165 /* We use two bits per loop in the ref->{in,}dep_loop bitmaps, the first
166    to record (in)dependence against stores in the loop and its subloops, the
167    second to record (in)dependence against all references in the loop
168    and its subloops.  */
169 #define LOOP_DEP_BIT(loopnum, storedp) (2 * (loopnum) + (storedp ? 1 : 0))
170
171 /* Mem_ref hashtable helpers.  */
172
173 struct mem_ref_hasher : typed_noop_remove <im_mem_ref>
174 {
175   typedef im_mem_ref value_type;
176   typedef tree_node compare_type;
177   static inline hashval_t hash (const value_type *);
178   static inline bool equal (const value_type *, const compare_type *);
179 };
180
181 /* A hash function for struct im_mem_ref object OBJ.  */
182
183 inline hashval_t
184 mem_ref_hasher::hash (const value_type *mem)
185 {
186   return mem->hash;
187 }
188
189 /* An equality function for struct im_mem_ref object MEM1 with
190    memory reference OBJ2.  */
191
192 inline bool
193 mem_ref_hasher::equal (const value_type *mem1, const compare_type *obj2)
194 {
195   return operand_equal_p (mem1->mem.ref, (const_tree) obj2, 0);
196 }
197
198
199 /* Description of memory accesses in loops.  */
200
201 static struct
202 {
203   /* The hash table of memory references accessed in loops.  */
204   hash_table<mem_ref_hasher> *refs;
205
206   /* The list of memory references.  */
207   vec<mem_ref_p> refs_list;
208
209   /* The set of memory references accessed in each loop.  */
210   vec<bitmap_head> refs_in_loop;
211
212   /* The set of memory references stored in each loop.  */
213   vec<bitmap_head> refs_stored_in_loop;
214
215   /* The set of memory references stored in each loop, including subloops .  */
216   vec<bitmap_head> all_refs_stored_in_loop;
217
218   /* Cache for expanding memory addresses.  */
219   hash_map<tree, name_expansion *> *ttae_cache;
220 } memory_accesses;
221
222 /* Obstack for the bitmaps in the above data structures.  */
223 static bitmap_obstack lim_bitmap_obstack;
224 static obstack mem_ref_obstack;
225
226 static bool ref_indep_loop_p (struct loop *, mem_ref_p);
227
228 /* Minimum cost of an expensive expression.  */
229 #define LIM_EXPENSIVE ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_LIM_EXPENSIVE))
230
231 /* The outermost loop for which execution of the header guarantees that the
232    block will be executed.  */
233 #define ALWAYS_EXECUTED_IN(BB) ((struct loop *) (BB)->aux)
234 #define SET_ALWAYS_EXECUTED_IN(BB, VAL) ((BB)->aux = (void *) (VAL))
235
236 /* ID of the shared unanalyzable mem.  */
237 #define UNANALYZABLE_MEM_ID 0
238
239 /* Whether the reference was analyzable.  */
240 #define MEM_ANALYZABLE(REF) ((REF)->id != UNANALYZABLE_MEM_ID)
241
242 static struct lim_aux_data *
243 init_lim_data (gimple stmt)
244 {
245   lim_aux_data *p = XCNEW (struct lim_aux_data);
246   lim_aux_data_map->put (stmt, p);
247
248   return p;
249 }
250
251 static struct lim_aux_data *
252 get_lim_data (gimple stmt)
253 {
254   lim_aux_data **p = lim_aux_data_map->get (stmt);
255   if (!p)
256     return NULL;
257
258   return *p;
259 }
260
261 /* Releases the memory occupied by DATA.  */
262
263 static void
264 free_lim_aux_data (struct lim_aux_data *data)
265 {
266   data->depends.release ();
267   free (data);
268 }
269
270 static void
271 clear_lim_data (gimple stmt)
272 {
273   lim_aux_data **p = lim_aux_data_map->get (stmt);
274   if (!p)
275     return;
276
277   free_lim_aux_data (*p);
278   *p = NULL;
279 }
280
281
282 /* The possibilities of statement movement.  */
283 enum move_pos
284   {
285     MOVE_IMPOSSIBLE,            /* No movement -- side effect expression.  */
286     MOVE_PRESERVE_EXECUTION,    /* Must not cause the non-executed statement
287                                    become executed -- memory accesses, ... */
288     MOVE_POSSIBLE               /* Unlimited movement.  */
289   };
290
291
292 /* If it is possible to hoist the statement STMT unconditionally,
293    returns MOVE_POSSIBLE.
294    If it is possible to hoist the statement STMT, but we must avoid making
295    it executed if it would not be executed in the original program (e.g.
296    because it may trap), return MOVE_PRESERVE_EXECUTION.
297    Otherwise return MOVE_IMPOSSIBLE.  */
298
299 enum move_pos
300 movement_possibility (gimple stmt)
301 {
302   tree lhs;
303   enum move_pos ret = MOVE_POSSIBLE;
304
305   if (flag_unswitch_loops
306       && gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
307     {
308       /* If we perform unswitching, force the operands of the invariant
309          condition to be moved out of the loop.  */
310       return MOVE_POSSIBLE;
311     }
312
313   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI
314       && gimple_phi_num_args (stmt) <= 2
315       && !virtual_operand_p (gimple_phi_result (stmt))
316       && !SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (gimple_phi_result (stmt)))
317     return MOVE_POSSIBLE;
318
319   if (gimple_get_lhs (stmt) == NULL_TREE)
320     return MOVE_IMPOSSIBLE;
321
322   if (gimple_vdef (stmt))
323     return MOVE_IMPOSSIBLE;
324
325   if (stmt_ends_bb_p (stmt)
326       || gimple_has_volatile_ops (stmt)
327       || gimple_has_side_effects (stmt)
328       || stmt_could_throw_p (stmt))
329     return MOVE_IMPOSSIBLE;
330
331   if (is_gimple_call (stmt))
332     {
333       /* While pure or const call is guaranteed to have no side effects, we
334          cannot move it arbitrarily.  Consider code like
335
336          char *s = something ();
337
338          while (1)
339            {
340              if (s)
341                t = strlen (s);
342              else
343                t = 0;
344            }
345
346          Here the strlen call cannot be moved out of the loop, even though
347          s is invariant.  In addition to possibly creating a call with
348          invalid arguments, moving out a function call that is not executed
349          may cause performance regressions in case the call is costly and
350          not executed at all.  */
351       ret = MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
352       lhs = gimple_call_lhs (stmt);
353     }
354   else if (is_gimple_assign (stmt))
355     lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
356   else
357     return MOVE_IMPOSSIBLE;
358
359   if (TREE_CODE (lhs) == SSA_NAME
360       && SSA_NAME_OCCURS_IN_ABNORMAL_PHI (lhs))
361     return MOVE_IMPOSSIBLE;
362
363   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
364       || gimple_could_trap_p (stmt))
365     return MOVE_PRESERVE_EXECUTION;
366
367   /* Non local loads in a transaction cannot be hoisted out.  Well,
368      unless the load happens on every path out of the loop, but we
369      don't take this into account yet.  */
370   if (flag_tm
371       && gimple_in_transaction (stmt)
372       && gimple_assign_single_p (stmt))
373     {
374       tree rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
375       if (DECL_P (rhs) && is_global_var (rhs))
376         {
377           if (dump_file)
378             {
379               fprintf (dump_file, "Cannot hoist conditional load of ");
380               print_generic_expr (dump_file, rhs, TDF_SLIM);
381               fprintf (dump_file, " because it is in a transaction.\n");
382             }
383           return MOVE_IMPOSSIBLE;
384         }
385     }
386
387   return ret;
388 }
389
390 /* Suppose that operand DEF is used inside the LOOP.  Returns the outermost
391    loop to that we could move the expression using DEF if it did not have
392    other operands, i.e. the outermost loop enclosing LOOP in that the value
393    of DEF is invariant.  */
394
395 static struct loop *
396 outermost_invariant_loop (tree def, struct loop *loop)
397 {
398   gimple def_stmt;
399   basic_block def_bb;
400   struct loop *max_loop;
401   struct lim_aux_data *lim_data;
402
403   if (!def)
404     return superloop_at_depth (loop, 1);
405
406   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
407     {
408       gcc_assert (is_gimple_min_invariant (def));
409       return superloop_at_depth (loop, 1);
410     }
411
412   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
413   def_bb = gimple_bb (def_stmt);
414   if (!def_bb)
415     return superloop_at_depth (loop, 1);
416
417   max_loop = find_common_loop (loop, def_bb->loop_father);
418
419   lim_data = get_lim_data (def_stmt);
420   if (lim_data != NULL && lim_data->max_loop != NULL)
421     max_loop = find_common_loop (max_loop,
422                                  loop_outer (lim_data->max_loop));
423   if (max_loop == loop)
424     return NULL;
425   max_loop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (max_loop) + 1);
426
427   return max_loop;
428 }
429
430 /* DATA is a structure containing information associated with a statement
431    inside LOOP.  DEF is one of the operands of this statement.
432
433    Find the outermost loop enclosing LOOP in that value of DEF is invariant
434    and record this in DATA->max_loop field.  If DEF itself is defined inside
435    this loop as well (i.e. we need to hoist it out of the loop if we want
436    to hoist the statement represented by DATA), record the statement in that
437    DEF is defined to the DATA->depends list.  Additionally if ADD_COST is true,
438    add the cost of the computation of DEF to the DATA->cost.
439
440    If DEF is not invariant in LOOP, return false.  Otherwise return TRUE.  */
441
442 static bool
443 add_dependency (tree def, struct lim_aux_data *data, struct loop *loop,
444                 bool add_cost)
445 {
446   gimple def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (def);
447   basic_block def_bb = gimple_bb (def_stmt);
448   struct loop *max_loop;
449   struct lim_aux_data *def_data;
450
451   if (!def_bb)
452     return true;
453
454   max_loop = outermost_invariant_loop (def, loop);
455   if (!max_loop)
456     return false;
457
458   if (flow_loop_nested_p (data->max_loop, max_loop))
459     data->max_loop = max_loop;
460
461   def_data = get_lim_data (def_stmt);
462   if (!def_data)
463     return true;
464
465   if (add_cost
466       /* Only add the cost if the statement defining DEF is inside LOOP,
467          i.e. if it is likely that by moving the invariants dependent
468          on it, we will be able to avoid creating a new register for
469          it (since it will be only used in these dependent invariants).  */
470       && def_bb->loop_father == loop)
471     data->cost += def_data->cost;
472
473   data->depends.safe_push (def_stmt);
474
475   return true;
476 }
477
478 /* Returns an estimate for a cost of statement STMT.  The values here
479    are just ad-hoc constants, similar to costs for inlining.  */
480
481 static unsigned
482 stmt_cost (gimple stmt)
483 {
484   /* Always try to create possibilities for unswitching.  */
485   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND
486       || gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
487     return LIM_EXPENSIVE;
488
489   /* We should be hoisting calls if possible.  */
490   if (is_gimple_call (stmt))
491     {
492       tree fndecl;
493
494       /* Unless the call is a builtin_constant_p; this always folds to a
495          constant, so moving it is useless.  */
496       fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
497       if (fndecl
498           && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
499           && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_CONSTANT_P)
500         return 0;
501
502       return LIM_EXPENSIVE;
503     }
504
505   /* Hoisting memory references out should almost surely be a win.  */
506   if (gimple_references_memory_p (stmt))
507     return LIM_EXPENSIVE;
508
509   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
510     return 1;
511
512   switch (gimple_assign_rhs_code (stmt))
513     {
514     case MULT_EXPR:
515     case WIDEN_MULT_EXPR:
516     case WIDEN_MULT_PLUS_EXPR:
517     case WIDEN_MULT_MINUS_EXPR:
518     case DOT_PROD_EXPR:
519     case FMA_EXPR:
520     case TRUNC_DIV_EXPR:
521     case CEIL_DIV_EXPR:
522     case FLOOR_DIV_EXPR:
523     case ROUND_DIV_EXPR:
524     case EXACT_DIV_EXPR:
525     case CEIL_MOD_EXPR:
526     case FLOOR_MOD_EXPR:
527     case ROUND_MOD_EXPR:
528     case TRUNC_MOD_EXPR:
529     case RDIV_EXPR:
530       /* Division and multiplication are usually expensive.  */
531       return LIM_EXPENSIVE;
532
533     case LSHIFT_EXPR:
534     case RSHIFT_EXPR:
535     case WIDEN_LSHIFT_EXPR:
536     case LROTATE_EXPR:
537     case RROTATE_EXPR:
538       /* Shifts and rotates are usually expensive.  */
539       return LIM_EXPENSIVE;
540
541     case CONSTRUCTOR:
542       /* Make vector construction cost proportional to the number
543          of elements.  */
544       return CONSTRUCTOR_NELTS (gimple_assign_rhs1 (stmt));
545
546     case SSA_NAME:
547     case PAREN_EXPR:
548       /* Whether or not something is wrapped inside a PAREN_EXPR
549          should not change move cost.  Nor should an intermediate
550          unpropagated SSA name copy.  */
551       return 0;
552
553     default:
554       return 1;
555     }
556 }
557
558 /* Finds the outermost loop between OUTER and LOOP in that the memory reference
559    REF is independent.  If REF is not independent in LOOP, NULL is returned
560    instead.  */
561
562 static struct loop *
563 outermost_indep_loop (struct loop *outer, struct loop *loop, mem_ref_p ref)
564 {
565   struct loop *aloop;
566
567   if (ref->stored && bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num))
568     return NULL;
569
570   for (aloop = outer;
571        aloop != loop;
572        aloop = superloop_at_depth (loop, loop_depth (aloop) + 1))
573     if ((!ref->stored || !bitmap_bit_p (ref->stored, aloop->num))
574         && ref_indep_loop_p (aloop, ref))
575       return aloop;
576
577   if (ref_indep_loop_p (loop, ref))
578     return loop;
579   else
580     return NULL;
581 }
582
583 /* If there is a simple load or store to a memory reference in STMT, returns
584    the location of the memory reference, and sets IS_STORE according to whether
585    it is a store or load.  Otherwise, returns NULL.  */
586
587 static tree *
588 simple_mem_ref_in_stmt (gimple stmt, bool *is_store)
589 {
590   tree *lhs, *rhs;
591
592   /* Recognize SSA_NAME = MEM and MEM = (SSA_NAME | invariant) patterns.  */
593   if (!gimple_assign_single_p (stmt))
594     return NULL;
595
596   lhs = gimple_assign_lhs_ptr (stmt);
597   rhs = gimple_assign_rhs1_ptr (stmt);
598
599   if (TREE_CODE (*lhs) == SSA_NAME && gimple_vuse (stmt))
600     {
601       *is_store = false;
602       return rhs;
603     }
604   else if (gimple_vdef (stmt)
605            && (TREE_CODE (*rhs) == SSA_NAME || is_gimple_min_invariant (*rhs)))
606     {
607       *is_store = true;
608       return lhs;
609     }
610   else
611     return NULL;
612 }
613
614 /* Returns the memory reference contained in STMT.  */
615
616 static mem_ref_p
617 mem_ref_in_stmt (gimple stmt)
618 {
619   bool store;
620   tree *mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &store);
621   hashval_t hash;
622   mem_ref_p ref;
623
624   if (!mem)
625     return NULL;
626   gcc_assert (!store);
627
628   hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
629   ref = memory_accesses.refs->find_with_hash (*mem, hash);
630
631   gcc_assert (ref != NULL);
632   return ref;
633 }
634
635 /* From a controlling predicate in DOM determine the arguments from
636    the PHI node PHI that are chosen if the predicate evaluates to
637    true and false and store them to *TRUE_ARG_P and *FALSE_ARG_P if
638    they are non-NULL.  Returns true if the arguments can be determined,
639    else return false.  */
640
641 static bool
642 extract_true_false_args_from_phi (basic_block dom, gphi *phi,
643                                   tree *true_arg_p, tree *false_arg_p)
644 {
645   basic_block bb = gimple_bb (phi);
646   edge true_edge, false_edge, tem;
647   tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE;
648
649   /* We have to verify that one edge into the PHI node is dominated
650      by the true edge of the predicate block and the other edge
651      dominated by the false edge.  This ensures that the PHI argument
652      we are going to take is completely determined by the path we
653      take from the predicate block.
654      We can only use BB dominance checks below if the destination of
655      the true/false edges are dominated by their edge, thus only
656      have a single predecessor.  */
657   extract_true_false_edges_from_block (dom, &true_edge, &false_edge);
658   tem = EDGE_PRED (bb, 0);
659   if (tem == true_edge
660       || (single_pred_p (true_edge->dest)
661           && (tem->src == true_edge->dest
662               || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
663                                  tem->src, true_edge->dest))))
664     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
665   else if (tem == false_edge
666            || (single_pred_p (false_edge->dest)
667                && (tem->src == false_edge->dest
668                    || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
669                                       tem->src, false_edge->dest))))
670     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
671   else
672     return false;
673   tem = EDGE_PRED (bb, 1);
674   if (tem == true_edge
675       || (single_pred_p (true_edge->dest)
676           && (tem->src == true_edge->dest
677               || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
678                                  tem->src, true_edge->dest))))
679     arg0 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
680   else if (tem == false_edge
681            || (single_pred_p (false_edge->dest)
682                && (tem->src == false_edge->dest
683                    || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
684                                       tem->src, false_edge->dest))))
685     arg1 = PHI_ARG_DEF (phi, tem->dest_idx);
686   else
687     return false;
688   if (!arg0 || !arg1)
689     return false;
690
691   if (true_arg_p)
692     *true_arg_p = arg0;
693   if (false_arg_p)
694     *false_arg_p = arg1;
695
696   return true;
697 }
698
699 /* Determine the outermost loop to that it is possible to hoist a statement
700    STMT and store it to LIM_DATA (STMT)->max_loop.  To do this we determine
701    the outermost loop in that the value computed by STMT is invariant.
702    If MUST_PRESERVE_EXEC is true, additionally choose such a loop that
703    we preserve the fact whether STMT is executed.  It also fills other related
704    information to LIM_DATA (STMT).
705
706    The function returns false if STMT cannot be hoisted outside of the loop it
707    is defined in, and true otherwise.  */
708
709 static bool
710 determine_max_movement (gimple stmt, bool must_preserve_exec)
711 {
712   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
713   struct loop *loop = bb->loop_father;
714   struct loop *level;
715   struct lim_aux_data *lim_data = get_lim_data (stmt);
716   tree val;
717   ssa_op_iter iter;
718
719   if (must_preserve_exec)
720     level = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
721   else
722     level = superloop_at_depth (loop, 1);
723   lim_data->max_loop = level;
724
725   if (gphi *phi = dyn_cast <gphi *> (stmt))
726     {
727       use_operand_p use_p;
728       unsigned min_cost = UINT_MAX;
729       unsigned total_cost = 0;
730       struct lim_aux_data *def_data;
731
732       /* We will end up promoting dependencies to be unconditionally
733          evaluated.  For this reason the PHI cost (and thus the
734          cost we remove from the loop by doing the invariant motion)
735          is that of the cheapest PHI argument dependency chain.  */
736       FOR_EACH_PHI_ARG (use_p, phi, iter, SSA_OP_USE)
737         {
738           val = USE_FROM_PTR (use_p);
739
740           if (TREE_CODE (val) != SSA_NAME)
741             {
742               /* Assign const 1 to constants.  */
743               min_cost = MIN (min_cost, 1);
744               total_cost += 1;
745               continue;
746             }
747           if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
748             return false;
749
750           gimple def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (val);
751           if (gimple_bb (def_stmt)
752               && gimple_bb (def_stmt)->loop_father == loop)
753             {
754               def_data = get_lim_data (def_stmt);
755               if (def_data)
756                 {
757                   min_cost = MIN (min_cost, def_data->cost);
758                   total_cost += def_data->cost;
759                 }
760             }
761         }
762
763       min_cost = MIN (min_cost, total_cost);
764       lim_data->cost += min_cost;
765
766       if (gimple_phi_num_args (phi) > 1)
767         {
768           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
769           gimple cond;
770           if (gsi_end_p (gsi_last_bb (dom)))
771             return false;
772           cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
773           if (gimple_code (cond) != GIMPLE_COND)
774             return false;
775           /* Verify that this is an extended form of a diamond and
776              the PHI arguments are completely controlled by the
777              predicate in DOM.  */
778           if (!extract_true_false_args_from_phi (dom, phi, NULL, NULL))
779             return false;
780
781           /* Fold in dependencies and cost of the condition.  */
782           FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, cond, iter, SSA_OP_USE)
783             {
784               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
785                 return false;
786               def_data = get_lim_data (SSA_NAME_DEF_STMT (val));
787               if (def_data)
788                 total_cost += def_data->cost;
789             }
790
791           /* We want to avoid unconditionally executing very expensive
792              operations.  As costs for our dependencies cannot be
793              negative just claim we are not invariand for this case.
794              We also are not sure whether the control-flow inside the
795              loop will vanish.  */
796           if (total_cost - min_cost >= 2 * LIM_EXPENSIVE
797               && !(min_cost != 0
798                    && total_cost / min_cost <= 2))
799             return false;
800
801           /* Assume that the control-flow in the loop will vanish.
802              ???  We should verify this and not artificially increase
803              the cost if that is not the case.  */
804           lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
805         }
806
807       return true;
808     }
809   else
810     FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (val, stmt, iter, SSA_OP_USE)
811       if (!add_dependency (val, lim_data, loop, true))
812         return false;
813
814   if (gimple_vuse (stmt))
815     {
816       mem_ref_p ref = mem_ref_in_stmt (stmt);
817
818       if (ref)
819         {
820           lim_data->max_loop
821                   = outermost_indep_loop (lim_data->max_loop, loop, ref);
822           if (!lim_data->max_loop)
823             return false;
824         }
825       else
826         {
827           if ((val = gimple_vuse (stmt)) != NULL_TREE)
828             {
829               if (!add_dependency (val, lim_data, loop, false))
830                 return false;
831             }
832         }
833     }
834
835   lim_data->cost += stmt_cost (stmt);
836
837   return true;
838 }
839
840 /* Suppose that some statement in ORIG_LOOP is hoisted to the loop LEVEL,
841    and that one of the operands of this statement is computed by STMT.
842    Ensure that STMT (together with all the statements that define its
843    operands) is hoisted at least out of the loop LEVEL.  */
844
845 static void
846 set_level (gimple stmt, struct loop *orig_loop, struct loop *level)
847 {
848   struct loop *stmt_loop = gimple_bb (stmt)->loop_father;
849   struct lim_aux_data *lim_data;
850   gimple dep_stmt;
851   unsigned i;
852
853   stmt_loop = find_common_loop (orig_loop, stmt_loop);
854   lim_data = get_lim_data (stmt);
855   if (lim_data != NULL && lim_data->tgt_loop != NULL)
856     stmt_loop = find_common_loop (stmt_loop,
857                                   loop_outer (lim_data->tgt_loop));
858   if (flow_loop_nested_p (stmt_loop, level))
859     return;
860
861   gcc_assert (level == lim_data->max_loop
862               || flow_loop_nested_p (lim_data->max_loop, level));
863
864   lim_data->tgt_loop = level;
865   FOR_EACH_VEC_ELT (lim_data->depends, i, dep_stmt)
866     set_level (dep_stmt, orig_loop, level);
867 }
868
869 /* Determines an outermost loop from that we want to hoist the statement STMT.
870    For now we chose the outermost possible loop.  TODO -- use profiling
871    information to set it more sanely.  */
872
873 static void
874 set_profitable_level (gimple stmt)
875 {
876   set_level (stmt, gimple_bb (stmt)->loop_father, get_lim_data (stmt)->max_loop);
877 }
878
879 /* Returns true if STMT is a call that has side effects.  */
880
881 static bool
882 nonpure_call_p (gimple stmt)
883 {
884   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_CALL)
885     return false;
886
887   return gimple_has_side_effects (stmt);
888 }
889
890 /* Rewrite a/b to a*(1/b).  Return the invariant stmt to process.  */
891
892 static gimple
893 rewrite_reciprocal (gimple_stmt_iterator *bsi)
894 {
895   gassign *stmt, *stmt1, *stmt2;
896   tree name, lhs, type;
897   tree real_one;
898   gimple_stmt_iterator gsi;
899
900   stmt = as_a <gassign *> (gsi_stmt (*bsi));
901   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
902   type = TREE_TYPE (lhs);
903
904   real_one = build_one_cst (type);
905
906   name = make_temp_ssa_name (type, NULL, "reciptmp");
907   stmt1 = gimple_build_assign (name, RDIV_EXPR, real_one,
908                                gimple_assign_rhs2 (stmt));
909   stmt2 = gimple_build_assign (lhs, MULT_EXPR, name,
910                                gimple_assign_rhs1 (stmt));
911
912   /* Replace division stmt with reciprocal and multiply stmts.
913      The multiply stmt is not invariant, so update iterator
914      and avoid rescanning.  */
915   gsi = *bsi;
916   gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
917   gsi_replace (&gsi, stmt2, true);
918
919   /* Continue processing with invariant reciprocal statement.  */
920   return stmt1;
921 }
922
923 /* Check if the pattern at *BSI is a bittest of the form
924    (A >> B) & 1 != 0 and in this case rewrite it to A & (1 << B) != 0.  */
925
926 static gimple
927 rewrite_bittest (gimple_stmt_iterator *bsi)
928 {
929   gassign *stmt;
930   gimple stmt1;
931   gassign *stmt2;
932   gimple use_stmt;
933   gcond *cond_stmt;
934   tree lhs, name, t, a, b;
935   use_operand_p use;
936
937   stmt = as_a <gassign *> (gsi_stmt (*bsi));
938   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
939
940   /* Verify that the single use of lhs is a comparison against zero.  */
941   if (TREE_CODE (lhs) != SSA_NAME
942       || !single_imm_use (lhs, &use, &use_stmt))
943     return stmt;
944   cond_stmt = dyn_cast <gcond *> (use_stmt);
945   if (!cond_stmt)
946     return stmt;
947   if (gimple_cond_lhs (cond_stmt) != lhs
948       || (gimple_cond_code (cond_stmt) != NE_EXPR
949           && gimple_cond_code (cond_stmt) != EQ_EXPR)
950       || !integer_zerop (gimple_cond_rhs (cond_stmt)))
951     return stmt;
952
953   /* Get at the operands of the shift.  The rhs is TMP1 & 1.  */
954   stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_assign_rhs1 (stmt));
955   if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
956     return stmt;
957
958   /* There is a conversion in between possibly inserted by fold.  */
959   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (gimple_assign_rhs_code (stmt1)))
960     {
961       t = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
962       if (TREE_CODE (t) != SSA_NAME
963           || !has_single_use (t))
964         return stmt;
965       stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (t);
966       if (gimple_code (stmt1) != GIMPLE_ASSIGN)
967         return stmt;
968     }
969
970   /* Verify that B is loop invariant but A is not.  Verify that with
971      all the stmt walking we are still in the same loop.  */
972   if (gimple_assign_rhs_code (stmt1) != RSHIFT_EXPR
973       || loop_containing_stmt (stmt1) != loop_containing_stmt (stmt))
974     return stmt;
975
976   a = gimple_assign_rhs1 (stmt1);
977   b = gimple_assign_rhs2 (stmt1);
978
979   if (outermost_invariant_loop (b, loop_containing_stmt (stmt1)) != NULL
980       && outermost_invariant_loop (a, loop_containing_stmt (stmt1)) == NULL)
981     {
982       gimple_stmt_iterator rsi;
983
984       /* 1 << B */
985       t = fold_build2 (LSHIFT_EXPR, TREE_TYPE (a),
986                        build_int_cst (TREE_TYPE (a), 1), b);
987       name = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (a), NULL, "shifttmp");
988       stmt1 = gimple_build_assign (name, t);
989
990       /* A & (1 << B) */
991       t = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, TREE_TYPE (a), a, name);
992       name = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (a), NULL, "shifttmp");
993       stmt2 = gimple_build_assign (name, t);
994
995       /* Replace the SSA_NAME we compare against zero.  Adjust
996          the type of zero accordingly.  */
997       SET_USE (use, name);
998       gimple_cond_set_rhs (cond_stmt,
999                            build_int_cst_type (TREE_TYPE (name),
1000                                                0));
1001
1002       /* Don't use gsi_replace here, none of the new assignments sets
1003          the variable originally set in stmt.  Move bsi to stmt1, and
1004          then remove the original stmt, so that we get a chance to
1005          retain debug info for it.  */
1006       rsi = *bsi;
1007       gsi_insert_before (bsi, stmt1, GSI_NEW_STMT);
1008       gsi_insert_before (&rsi, stmt2, GSI_SAME_STMT);
1009       gsi_remove (&rsi, true);
1010
1011       return stmt1;
1012     }
1013
1014   return stmt;
1015 }
1016
1017 /* For each statement determines the outermost loop in that it is invariant,
1018    -   statements on whose motion it depends and the cost of the computation.
1019    -   This information is stored to the LIM_DATA structure associated with
1020    -   each statement.  */
1021 class invariantness_dom_walker : public dom_walker
1022 {
1023 public:
1024   invariantness_dom_walker (cdi_direction direction)
1025     : dom_walker (direction) {}
1026
1027   virtual void before_dom_children (basic_block);
1028 };
1029
1030 /* Determine the outermost loops in that statements in basic block BB are
1031    invariant, and record them to the LIM_DATA associated with the statements.
1032    Callback for dom_walker.  */
1033
1034 void
1035 invariantness_dom_walker::before_dom_children (basic_block bb)
1036 {
1037   enum move_pos pos;
1038   gimple_stmt_iterator bsi;
1039   gimple stmt;
1040   bool maybe_never = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) == NULL;
1041   struct loop *outermost = ALWAYS_EXECUTED_IN (bb);
1042   struct lim_aux_data *lim_data;
1043
1044   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1045     return;
1046
1047   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1048     fprintf (dump_file, "Basic block %d (loop %d -- depth %d):\n\n",
1049              bb->index, bb->loop_father->num, loop_depth (bb->loop_father));
1050
1051   /* Look at PHI nodes, but only if there is at most two.
1052      ???  We could relax this further by post-processing the inserted
1053      code and transforming adjacent cond-exprs with the same predicate
1054      to control flow again.  */
1055   bsi = gsi_start_phis (bb);
1056   if (!gsi_end_p (bsi)
1057       && ((gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))
1058           || (gsi_next (&bsi), gsi_end_p (bsi))))
1059     for (bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1060       {
1061         stmt = gsi_stmt (bsi);
1062
1063         pos = movement_possibility (stmt);
1064         if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1065           continue;
1066
1067         lim_data = init_lim_data (stmt);
1068         lim_data->always_executed_in = outermost;
1069
1070         if (!determine_max_movement (stmt, false))
1071           {
1072             lim_data->max_loop = NULL;
1073             continue;
1074           }
1075
1076         if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1077           {
1078             print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1079             fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1080                      loop_depth (lim_data->max_loop),
1081                      lim_data->cost);
1082           }
1083
1084         if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1085           set_profitable_level (stmt);
1086       }
1087
1088   for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1089     {
1090       stmt = gsi_stmt (bsi);
1091
1092       pos = movement_possibility (stmt);
1093       if (pos == MOVE_IMPOSSIBLE)
1094         {
1095           if (nonpure_call_p (stmt))
1096             {
1097               maybe_never = true;
1098               outermost = NULL;
1099             }
1100           /* Make sure to note always_executed_in for stores to make
1101              store-motion work.  */
1102           else if (stmt_makes_single_store (stmt))
1103             {
1104               struct lim_aux_data *lim_data = init_lim_data (stmt);
1105               lim_data->always_executed_in = outermost;
1106             }
1107           continue;
1108         }
1109
1110       if (is_gimple_assign (stmt)
1111           && (get_gimple_rhs_class (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1112               == GIMPLE_BINARY_RHS))
1113         {
1114           tree op0 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1115           tree op1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1116           struct loop *ol1 = outermost_invariant_loop (op1,
1117                                         loop_containing_stmt (stmt));
1118
1119           /* If divisor is invariant, convert a/b to a*(1/b), allowing reciprocal
1120              to be hoisted out of loop, saving expensive divide.  */
1121           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1122               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR
1123               && flag_unsafe_math_optimizations
1124               && !flag_trapping_math
1125               && ol1 != NULL
1126               && outermost_invariant_loop (op0, ol1) == NULL)
1127             stmt = rewrite_reciprocal (&bsi);
1128
1129           /* If the shift count is invariant, convert (A >> B) & 1 to
1130              A & (1 << B) allowing the bit mask to be hoisted out of the loop
1131              saving an expensive shift.  */
1132           if (pos == MOVE_POSSIBLE
1133               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == BIT_AND_EXPR
1134               && integer_onep (op1)
1135               && TREE_CODE (op0) == SSA_NAME
1136               && has_single_use (op0))
1137             stmt = rewrite_bittest (&bsi);
1138         }
1139
1140       lim_data = init_lim_data (stmt);
1141       lim_data->always_executed_in = outermost;
1142
1143       if (maybe_never && pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION)
1144         continue;
1145
1146       if (!determine_max_movement (stmt, pos == MOVE_PRESERVE_EXECUTION))
1147         {
1148           lim_data->max_loop = NULL;
1149           continue;
1150         }
1151
1152       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1153         {
1154           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 2, 0);
1155           fprintf (dump_file, "  invariant up to level %d, cost %d.\n\n",
1156                    loop_depth (lim_data->max_loop),
1157                    lim_data->cost);
1158         }
1159
1160       if (lim_data->cost >= LIM_EXPENSIVE)
1161         set_profitable_level (stmt);
1162     }
1163 }
1164
1165 class move_computations_dom_walker : public dom_walker
1166 {
1167 public:
1168   move_computations_dom_walker (cdi_direction direction)
1169     : dom_walker (direction), todo_ (0) {}
1170
1171   virtual void before_dom_children (basic_block);
1172
1173   unsigned int todo_;
1174 };
1175
1176 /* Hoist the statements in basic block BB out of the loops prescribed by
1177    data stored in LIM_DATA structures associated with each statement.  Callback
1178    for walk_dominator_tree.  */
1179
1180 void
1181 move_computations_dom_walker::before_dom_children (basic_block bb)
1182 {
1183   struct loop *level;
1184   unsigned cost = 0;
1185   struct lim_aux_data *lim_data;
1186
1187   if (!loop_outer (bb->loop_father))
1188     return;
1189
1190   for (gphi_iterator bsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1191     {
1192       gassign *new_stmt;
1193       gphi *stmt = bsi.phi ();
1194
1195       lim_data = get_lim_data (stmt);
1196       if (lim_data == NULL)
1197         {
1198           gsi_next (&bsi);
1199           continue;
1200         }
1201
1202       cost = lim_data->cost;
1203       level = lim_data->tgt_loop;
1204       clear_lim_data (stmt);
1205
1206       if (!level)
1207         {
1208           gsi_next (&bsi);
1209           continue;
1210         }
1211
1212       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1213         {
1214           fprintf (dump_file, "Moving PHI node\n");
1215           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1216           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1217                    cost, level->num);
1218         }
1219
1220       if (gimple_phi_num_args (stmt) == 1)
1221         {
1222           tree arg = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1223           new_stmt = gimple_build_assign (gimple_phi_result (stmt),
1224                                           TREE_CODE (arg), arg);
1225         }
1226       else
1227         {
1228           basic_block dom = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
1229           gimple cond = gsi_stmt (gsi_last_bb (dom));
1230           tree arg0 = NULL_TREE, arg1 = NULL_TREE, t;
1231           /* Get the PHI arguments corresponding to the true and false
1232              edges of COND.  */
1233           extract_true_false_args_from_phi (dom, stmt, &arg0, &arg1);
1234           gcc_assert (arg0 && arg1);
1235           t = build2 (gimple_cond_code (cond), boolean_type_node,
1236                       gimple_cond_lhs (cond), gimple_cond_rhs (cond));
1237           new_stmt = gimple_build_assign (gimple_phi_result (stmt),
1238                                           COND_EXPR, t, arg0, arg1);
1239           todo_ |= TODO_cleanup_cfg;
1240         }
1241       if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (new_stmt)))
1242           && (!ALWAYS_EXECUTED_IN (bb)
1243               || (ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) != level
1244                   && !flow_loop_nested_p (ALWAYS_EXECUTED_IN (bb), level))))
1245         {
1246           tree lhs = gimple_assign_lhs (new_stmt);
1247           SSA_NAME_RANGE_INFO (lhs) = NULL;
1248           SSA_NAME_ANTI_RANGE_P (lhs) = 0;
1249         }
1250       gsi_insert_on_edge (loop_preheader_edge (level), new_stmt);
1251       remove_phi_node (&bsi, false);
1252     }
1253
1254   for (gimple_stmt_iterator bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); )
1255     {
1256       edge e;
1257
1258       gimple stmt = gsi_stmt (bsi);
1259
1260       lim_data = get_lim_data (stmt);
1261       if (lim_data == NULL)
1262         {
1263           gsi_next (&bsi);
1264           continue;
1265         }
1266
1267       cost = lim_data->cost;
1268       level = lim_data->tgt_loop;
1269       clear_lim_data (stmt);
1270
1271       if (!level)
1272         {
1273           gsi_next (&bsi);
1274           continue;
1275         }
1276
1277       /* We do not really want to move conditionals out of the loop; we just
1278          placed it here to force its operands to be moved if necessary.  */
1279       if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_COND)
1280         continue;
1281
1282       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1283         {
1284           fprintf (dump_file, "Moving statement\n");
1285           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1286           fprintf (dump_file, "(cost %u) out of loop %d.\n\n",
1287                    cost, level->num);
1288         }
1289
1290       e = loop_preheader_edge (level);
1291       gcc_assert (!gimple_vdef (stmt));
1292       if (gimple_vuse (stmt))
1293         {
1294           /* The new VUSE is the one from the virtual PHI in the loop
1295              header or the one already present.  */
1296           gphi_iterator gsi2;
1297           for (gsi2 = gsi_start_phis (e->dest);
1298                !gsi_end_p (gsi2); gsi_next (&gsi2))
1299             {
1300               gphi *phi = gsi2.phi ();
1301               if (virtual_operand_p (gimple_phi_result (phi)))
1302                 {
1303                   gimple_set_vuse (stmt, PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e));
1304                   break;
1305                 }
1306             }
1307         }
1308       gsi_remove (&bsi, false);
1309       if (gimple_has_lhs (stmt)
1310           && TREE_CODE (gimple_get_lhs (stmt)) == SSA_NAME
1311           && INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (gimple_get_lhs (stmt)))
1312           && (!ALWAYS_EXECUTED_IN (bb)
1313               || !(ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) == level
1314                    || flow_loop_nested_p (ALWAYS_EXECUTED_IN (bb), level))))
1315         {
1316           tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1317           SSA_NAME_RANGE_INFO (lhs) = NULL;
1318           SSA_NAME_ANTI_RANGE_P (lhs) = 0;
1319         }
1320       /* In case this is a stmt that is not unconditionally executed
1321          when the target loop header is executed and the stmt may
1322          invoke undefined integer or pointer overflow rewrite it to
1323          unsigned arithmetic.  */
1324       if (is_gimple_assign (stmt)
1325           && INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt)))
1326           && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt)))
1327           && arith_code_with_undefined_signed_overflow
1328                (gimple_assign_rhs_code (stmt))
1329           && (!ALWAYS_EXECUTED_IN (bb)
1330               || !(ALWAYS_EXECUTED_IN (bb) == level
1331                    || flow_loop_nested_p (ALWAYS_EXECUTED_IN (bb), level))))
1332         gsi_insert_seq_on_edge (e, rewrite_to_defined_overflow (stmt));
1333       else
1334         gsi_insert_on_edge (e, stmt);
1335     }
1336 }
1337
1338 /* Hoist the statements out of the loops prescribed by data stored in
1339    LIM_DATA structures associated with each statement.*/
1340
1341 static unsigned int
1342 move_computations (void)
1343 {
1344   move_computations_dom_walker walker (CDI_DOMINATORS);
1345   walker.walk (cfun->cfg->x_entry_block_ptr);
1346
1347   gsi_commit_edge_inserts ();
1348   if (need_ssa_update_p (cfun))
1349     rewrite_into_loop_closed_ssa (NULL, TODO_update_ssa);
1350
1351   return walker.todo_;
1352 }
1353
1354 /* Checks whether the statement defining variable *INDEX can be hoisted
1355    out of the loop passed in DATA.  Callback for for_each_index.  */
1356
1357 static bool
1358 may_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1359 {
1360   struct loop *loop = (struct loop *) data, *max_loop;
1361
1362   /* If REF is an array reference, check also that the step and the lower
1363      bound is invariant in LOOP.  */
1364   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1365     {
1366       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1367       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1368
1369       max_loop = outermost_invariant_loop (step, loop);
1370       if (!max_loop)
1371         return false;
1372
1373       max_loop = outermost_invariant_loop (lbound, loop);
1374       if (!max_loop)
1375         return false;
1376     }
1377
1378   max_loop = outermost_invariant_loop (*index, loop);
1379   if (!max_loop)
1380     return false;
1381
1382   return true;
1383 }
1384
1385 /* If OP is SSA NAME, force the statement that defines it to be
1386    moved out of the LOOP.  ORIG_LOOP is the loop in that EXPR is used.  */
1387
1388 static void
1389 force_move_till_op (tree op, struct loop *orig_loop, struct loop *loop)
1390 {
1391   gimple stmt;
1392
1393   if (!op
1394       || is_gimple_min_invariant (op))
1395     return;
1396
1397   gcc_assert (TREE_CODE (op) == SSA_NAME);
1398
1399   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op);
1400   if (gimple_nop_p (stmt))
1401     return;
1402
1403   set_level (stmt, orig_loop, loop);
1404 }
1405
1406 /* Forces statement defining invariants in REF (and *INDEX) to be moved out of
1407    the LOOP.  The reference REF is used in the loop ORIG_LOOP.  Callback for
1408    for_each_index.  */
1409
1410 struct fmt_data
1411 {
1412   struct loop *loop;
1413   struct loop *orig_loop;
1414 };
1415
1416 static bool
1417 force_move_till (tree ref, tree *index, void *data)
1418 {
1419   struct fmt_data *fmt_data = (struct fmt_data *) data;
1420
1421   if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1422     {
1423       tree step = TREE_OPERAND (ref, 3);
1424       tree lbound = TREE_OPERAND (ref, 2);
1425
1426       force_move_till_op (step, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1427       force_move_till_op (lbound, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1428     }
1429
1430   force_move_till_op (*index, fmt_data->orig_loop, fmt_data->loop);
1431
1432   return true;
1433 }
1434
1435 /* A function to free the mem_ref object OBJ.  */
1436
1437 static void
1438 memref_free (struct im_mem_ref *mem)
1439 {
1440   mem->accesses_in_loop.release ();
1441 }
1442
1443 /* Allocates and returns a memory reference description for MEM whose hash
1444    value is HASH and id is ID.  */
1445
1446 static mem_ref_p
1447 mem_ref_alloc (tree mem, unsigned hash, unsigned id)
1448 {
1449   mem_ref_p ref = XOBNEW (&mem_ref_obstack, struct im_mem_ref);
1450   ao_ref_init (&ref->mem, mem);
1451   ref->id = id;
1452   ref->hash = hash;
1453   ref->stored = NULL;
1454   bitmap_initialize (&ref->indep_loop, &lim_bitmap_obstack);
1455   bitmap_initialize (&ref->dep_loop, &lim_bitmap_obstack);
1456   ref->accesses_in_loop.create (1);
1457
1458   return ref;
1459 }
1460
1461 /* Records memory reference location *LOC in LOOP to the memory reference
1462    description REF.  The reference occurs in statement STMT.  */
1463
1464 static void
1465 record_mem_ref_loc (mem_ref_p ref, gimple stmt, tree *loc)
1466 {
1467   mem_ref_loc aref;
1468   aref.stmt = stmt;
1469   aref.ref = loc;
1470   ref->accesses_in_loop.safe_push (aref);
1471 }
1472
1473 /* Set the LOOP bit in REF stored bitmap and allocate that if
1474    necessary.  Return whether a bit was changed.  */
1475
1476 static bool
1477 set_ref_stored_in_loop (mem_ref_p ref, struct loop *loop)
1478 {
1479   if (!ref->stored)
1480     ref->stored = BITMAP_ALLOC (&lim_bitmap_obstack);
1481   return bitmap_set_bit (ref->stored, loop->num);
1482 }
1483
1484 /* Marks reference REF as stored in LOOP.  */
1485
1486 static void
1487 mark_ref_stored (mem_ref_p ref, struct loop *loop)
1488 {
1489   while (loop != current_loops->tree_root
1490          && set_ref_stored_in_loop (ref, loop))
1491     loop = loop_outer (loop);
1492 }
1493
1494 /* Gathers memory references in statement STMT in LOOP, storing the
1495    information about them in the memory_accesses structure.  Marks
1496    the vops accessed through unrecognized statements there as
1497    well.  */
1498
1499 static void
1500 gather_mem_refs_stmt (struct loop *loop, gimple stmt)
1501 {
1502   tree *mem = NULL;
1503   hashval_t hash;
1504   im_mem_ref **slot;
1505   mem_ref_p ref;
1506   bool is_stored;
1507   unsigned id;
1508
1509   if (!gimple_vuse (stmt))
1510     return;
1511
1512   mem = simple_mem_ref_in_stmt (stmt, &is_stored);
1513   if (!mem)
1514     {
1515       /* We use the shared mem_ref for all unanalyzable refs.  */
1516       id = UNANALYZABLE_MEM_ID;
1517       ref = memory_accesses.refs_list[id];
1518       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1519         {
1520           fprintf (dump_file, "Unanalyzed memory reference %u: ", id);
1521           print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, TDF_SLIM);
1522         }
1523       is_stored = gimple_vdef (stmt);
1524     }
1525   else
1526     {
1527       hash = iterative_hash_expr (*mem, 0);
1528       slot = memory_accesses.refs->find_slot_with_hash (*mem, hash, INSERT);
1529       if (*slot)
1530         {
1531           ref = (mem_ref_p) *slot;
1532           id = ref->id;
1533         }
1534       else
1535         {
1536           id = memory_accesses.refs_list.length ();
1537           ref = mem_ref_alloc (*mem, hash, id);
1538           memory_accesses.refs_list.safe_push (ref);
1539           *slot = ref;
1540
1541           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1542             {
1543               fprintf (dump_file, "Memory reference %u: ", id);
1544               print_generic_expr (dump_file, ref->mem.ref, TDF_SLIM);
1545               fprintf (dump_file, "\n");
1546             }
1547         }
1548
1549       record_mem_ref_loc (ref, stmt, mem);
1550     }
1551   bitmap_set_bit (&memory_accesses.refs_in_loop[loop->num], ref->id);
1552   if (is_stored)
1553     {
1554       bitmap_set_bit (&memory_accesses.refs_stored_in_loop[loop->num], ref->id);
1555       mark_ref_stored (ref, loop);
1556     }
1557   return;
1558 }
1559
1560 static unsigned *bb_loop_postorder;
1561
1562 /* qsort sort function to sort blocks after their loop fathers postorder.  */
1563
1564 static int
1565 sort_bbs_in_loop_postorder_cmp (const void *bb1_, const void *bb2_)
1566 {
1567   basic_block bb1 = *(basic_block *)const_cast<void *>(bb1_);
1568   basic_block bb2 = *(basic_block *)const_cast<void *>(bb2_);
1569   struct loop *loop1 = bb1->loop_father;
1570   struct loop *loop2 = bb2->loop_father;
1571   if (loop1->num == loop2->num)
1572     return 0;
1573   return bb_loop_postorder[loop1->num] < bb_loop_postorder[loop2->num] ? -1 : 1;
1574 }
1575
1576 /* qsort sort function to sort ref locs after their loop fathers postorder.  */
1577
1578 static int
1579 sort_locs_in_loop_postorder_cmp (const void *loc1_, const void *loc2_)
1580 {
1581   mem_ref_loc *loc1 = (mem_ref_loc *)const_cast<void *>(loc1_);
1582   mem_ref_loc *loc2 = (mem_ref_loc *)const_cast<void *>(loc2_);
1583   struct loop *loop1 = gimple_bb (loc1->stmt)->loop_father;
1584   struct loop *loop2 = gimple_bb (loc2->stmt)->loop_father;
1585   if (loop1->num == loop2->num)
1586     return 0;
1587   return bb_loop_postorder[loop1->num] < bb_loop_postorder[loop2->num] ? -1 : 1;
1588 }
1589
1590 /* Gathers memory references in loops.  */
1591
1592 static void
1593 analyze_memory_references (void)
1594 {
1595   gimple_stmt_iterator bsi;
1596   basic_block bb, *bbs;
1597   struct loop *loop, *outer;
1598   unsigned i, n;
1599
1600   /* Collect all basic-blocks in loops and sort them after their
1601      loops postorder.  */
1602   i = 0;
1603   bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS);
1604   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1605     if (bb->loop_father != current_loops->tree_root)
1606       bbs[i++] = bb;
1607   n = i;
1608   qsort (bbs, n, sizeof (basic_block), sort_bbs_in_loop_postorder_cmp);
1609
1610   /* Visit blocks in loop postorder and assign mem-ref IDs in that order.
1611      That results in better locality for all the bitmaps.  */
1612   for (i = 0; i < n; ++i)
1613     {
1614       basic_block bb = bbs[i];
1615       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1616         gather_mem_refs_stmt (bb->loop_father, gsi_stmt (bsi));
1617     }
1618
1619   /* Sort the location list of gathered memory references after their
1620      loop postorder number.  */
1621   im_mem_ref *ref;
1622   FOR_EACH_VEC_ELT (memory_accesses.refs_list, i, ref)
1623     ref->accesses_in_loop.qsort (sort_locs_in_loop_postorder_cmp);
1624
1625   free (bbs);
1626 //  free (bb_loop_postorder);
1627
1628   /* Propagate the information about accessed memory references up
1629      the loop hierarchy.  */
1630   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
1631     {
1632       /* Finalize the overall touched references (including subloops).  */
1633       bitmap_ior_into (&memory_accesses.all_refs_stored_in_loop[loop->num],
1634                        &memory_accesses.refs_stored_in_loop[loop->num]);
1635
1636       /* Propagate the information about accessed memory references up
1637          the loop hierarchy.  */
1638       outer = loop_outer (loop);
1639       if (outer == current_loops->tree_root)
1640         continue;
1641
1642       bitmap_ior_into (&memory_accesses.all_refs_stored_in_loop[outer->num],
1643                        &memory_accesses.all_refs_stored_in_loop[loop->num]);
1644     }
1645 }
1646
1647 /* Returns true if MEM1 and MEM2 may alias.  TTAE_CACHE is used as a cache in
1648    tree_to_aff_combination_expand.  */
1649
1650 static bool
1651 mem_refs_may_alias_p (mem_ref_p mem1, mem_ref_p mem2,
1652                       hash_map<tree, name_expansion *> **ttae_cache)
1653 {
1654   /* Perform BASE + OFFSET analysis -- if MEM1 and MEM2 are based on the same
1655      object and their offset differ in such a way that the locations cannot
1656      overlap, then they cannot alias.  */
1657   widest_int size1, size2;
1658   aff_tree off1, off2;
1659
1660   /* Perform basic offset and type-based disambiguation.  */
1661   if (!refs_may_alias_p_1 (&mem1->mem, &mem2->mem, true))
1662     return false;
1663
1664   /* The expansion of addresses may be a bit expensive, thus we only do
1665      the check at -O2 and higher optimization levels.  */
1666   if (optimize < 2)
1667     return true;
1668
1669   get_inner_reference_aff (mem1->mem.ref, &off1, &size1);
1670   get_inner_reference_aff (mem2->mem.ref, &off2, &size2);
1671   aff_combination_expand (&off1, ttae_cache);
1672   aff_combination_expand (&off2, ttae_cache);
1673   aff_combination_scale (&off1, -1);
1674   aff_combination_add (&off2, &off1);
1675
1676   if (aff_comb_cannot_overlap_p (&off2, size1, size2))
1677     return false;
1678
1679   return true;
1680 }
1681
1682 /* Compare function for bsearch searching for reference locations
1683    in a loop.  */
1684
1685 static int
1686 find_ref_loc_in_loop_cmp (const void *loop_, const void *loc_)
1687 {
1688   struct loop *loop = (struct loop *)const_cast<void *>(loop_);
1689   mem_ref_loc *loc = (mem_ref_loc *)const_cast<void *>(loc_);
1690   struct loop *loc_loop = gimple_bb (loc->stmt)->loop_father;
1691   if (loop->num  == loc_loop->num
1692       || flow_loop_nested_p (loop, loc_loop))
1693     return 0;
1694   return (bb_loop_postorder[loop->num] < bb_loop_postorder[loc_loop->num]
1695           ? -1 : 1);
1696 }
1697
1698 /* Iterates over all locations of REF in LOOP and its subloops calling
1699    fn.operator() with the location as argument.  When that operator
1700    returns true the iteration is stopped and true is returned.
1701    Otherwise false is returned.  */
1702
1703 template <typename FN>
1704 static bool
1705 for_all_locs_in_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref, FN fn)
1706 {
1707   unsigned i;
1708   mem_ref_loc_p loc;
1709
1710   /* Search for the cluster of locs in the accesses_in_loop vector
1711      which is sorted after postorder index of the loop father.  */
1712   loc = ref->accesses_in_loop.bsearch (loop, find_ref_loc_in_loop_cmp);
1713   if (!loc)
1714     return false;
1715
1716   /* We have found one location inside loop or its sub-loops.  Iterate
1717      both forward and backward to cover the whole cluster.  */
1718   i = loc - ref->accesses_in_loop.address ();
1719   while (i > 0)
1720     {
1721       --i;
1722       mem_ref_loc_p l = &ref->accesses_in_loop[i];
1723       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (l->stmt)))
1724         break;
1725       if (fn (l))
1726         return true;
1727     }
1728   for (i = loc - ref->accesses_in_loop.address ();
1729        i < ref->accesses_in_loop.length (); ++i)
1730     {
1731       mem_ref_loc_p l = &ref->accesses_in_loop[i];
1732       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, gimple_bb (l->stmt)))
1733         break;
1734       if (fn (l))
1735         return true;
1736     }
1737
1738   return false;
1739 }
1740
1741 /* Rewrites location LOC by TMP_VAR.  */
1742
1743 struct rewrite_mem_ref_loc
1744 {
1745   rewrite_mem_ref_loc (tree tmp_var_) : tmp_var (tmp_var_) {}
1746   bool operator () (mem_ref_loc_p loc);
1747   tree tmp_var;
1748 };
1749
1750 bool
1751 rewrite_mem_ref_loc::operator () (mem_ref_loc_p loc)
1752 {
1753   *loc->ref = tmp_var;
1754   update_stmt (loc->stmt);
1755   return false;
1756 }
1757
1758 /* Rewrites all references to REF in LOOP by variable TMP_VAR.  */
1759
1760 static void
1761 rewrite_mem_refs (struct loop *loop, mem_ref_p ref, tree tmp_var)
1762 {
1763   for_all_locs_in_loop (loop, ref, rewrite_mem_ref_loc (tmp_var));
1764 }
1765
1766 /* Stores the first reference location in LOCP.  */
1767
1768 struct first_mem_ref_loc_1
1769 {
1770   first_mem_ref_loc_1 (mem_ref_loc_p *locp_) : locp (locp_) {}
1771   bool operator () (mem_ref_loc_p loc);
1772   mem_ref_loc_p *locp;
1773 };
1774
1775 bool
1776 first_mem_ref_loc_1::operator () (mem_ref_loc_p loc)
1777 {
1778   *locp = loc;
1779   return true;
1780 }
1781
1782 /* Returns the first reference location to REF in LOOP.  */
1783
1784 static mem_ref_loc_p
1785 first_mem_ref_loc (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
1786 {
1787   mem_ref_loc_p locp = NULL;
1788   for_all_locs_in_loop (loop, ref, first_mem_ref_loc_1 (&locp));
1789   return locp;
1790 }
1791
1792 struct prev_flag_edges {
1793   /* Edge to insert new flag comparison code.  */
1794   edge append_cond_position;
1795
1796   /* Edge for fall through from previous flag comparison.  */
1797   edge last_cond_fallthru;
1798 };
1799
1800 /* Helper function for execute_sm.  Emit code to store TMP_VAR into
1801    MEM along edge EX.
1802
1803    The store is only done if MEM has changed.  We do this so no
1804    changes to MEM occur on code paths that did not originally store
1805    into it.
1806
1807    The common case for execute_sm will transform:
1808
1809      for (...) {
1810        if (foo)
1811          stuff;
1812        else
1813          MEM = TMP_VAR;
1814      }
1815
1816    into:
1817
1818      lsm = MEM;
1819      for (...) {
1820        if (foo)
1821          stuff;
1822        else
1823          lsm = TMP_VAR;
1824      }
1825      MEM = lsm;
1826
1827   This function will generate:
1828
1829      lsm = MEM;
1830
1831      lsm_flag = false;
1832      ...
1833      for (...) {
1834        if (foo)
1835          stuff;
1836        else {
1837          lsm = TMP_VAR;
1838          lsm_flag = true;
1839        }
1840      }
1841      if (lsm_flag)      <--
1842        MEM = lsm;       <--
1843 */
1844
1845 static void
1846 execute_sm_if_changed (edge ex, tree mem, tree tmp_var, tree flag)
1847 {
1848   basic_block new_bb, then_bb, old_dest;
1849   bool loop_has_only_one_exit;
1850   edge then_old_edge, orig_ex = ex;
1851   gimple_stmt_iterator gsi;
1852   gimple stmt;
1853   struct prev_flag_edges *prev_edges = (struct prev_flag_edges *) ex->aux;
1854   bool irr = ex->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP;
1855
1856   /* ?? Insert store after previous store if applicable.  See note
1857      below.  */
1858   if (prev_edges)
1859     ex = prev_edges->append_cond_position;
1860
1861   loop_has_only_one_exit = single_pred_p (ex->dest);
1862
1863   if (loop_has_only_one_exit)
1864     ex = split_block_after_labels (ex->dest);
1865
1866   old_dest = ex->dest;
1867   new_bb = split_edge (ex);
1868   then_bb = create_empty_bb (new_bb);
1869   if (irr)
1870     then_bb->flags = BB_IRREDUCIBLE_LOOP;
1871   add_bb_to_loop (then_bb, new_bb->loop_father);
1872
1873   gsi = gsi_start_bb (new_bb);
1874   stmt = gimple_build_cond (NE_EXPR, flag, boolean_false_node,
1875                             NULL_TREE, NULL_TREE);
1876   gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_CONTINUE_LINKING);
1877
1878   gsi = gsi_start_bb (then_bb);
1879   /* Insert actual store.  */
1880   stmt = gimple_build_assign (unshare_expr (mem), tmp_var);
1881   gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_CONTINUE_LINKING);
1882
1883   make_edge (new_bb, then_bb,
1884              EDGE_TRUE_VALUE | (irr ? EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP : 0));
1885   make_edge (new_bb, old_dest,
1886              EDGE_FALSE_VALUE | (irr ? EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP : 0));
1887   then_old_edge = make_edge (then_bb, old_dest,
1888                              EDGE_FALLTHRU | (irr ? EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP : 0));
1889
1890   set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, then_bb, new_bb);
1891
1892   if (prev_edges)
1893     {
1894       basic_block prevbb = prev_edges->last_cond_fallthru->src;
1895       redirect_edge_succ (prev_edges->last_cond_fallthru, new_bb);
1896       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, new_bb, prevbb);
1897       set_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, old_dest,
1898                                recompute_dominator (CDI_DOMINATORS, old_dest));
1899     }
1900
1901   /* ?? Because stores may alias, they must happen in the exact
1902      sequence they originally happened.  Save the position right after
1903      the (_lsm) store we just created so we can continue appending after
1904      it and maintain the original order.  */
1905   {
1906     struct prev_flag_edges *p;
1907
1908     if (orig_ex->aux)
1909       orig_ex->aux = NULL;
1910     alloc_aux_for_edge (orig_ex, sizeof (struct prev_flag_edges));
1911     p = (struct prev_flag_edges *) orig_ex->aux;
1912     p->append_cond_position = then_old_edge;
1913     p->last_cond_fallthru = find_edge (new_bb, old_dest);
1914     orig_ex->aux = (void *) p;
1915   }
1916
1917   if (!loop_has_only_one_exit)
1918     for (gphi_iterator gpi = gsi_start_phis (old_dest);
1919          !gsi_end_p (gpi); gsi_next (&gpi))
1920       {
1921         gphi *phi = gpi.phi ();
1922         unsigned i;
1923
1924         for (i = 0; i < gimple_phi_num_args (phi); i++)
1925           if (gimple_phi_arg_edge (phi, i)->src == new_bb)
1926             {
1927               tree arg = gimple_phi_arg_def (phi, i);
1928               add_phi_arg (phi, arg, then_old_edge, UNKNOWN_LOCATION);
1929               update_stmt (phi);
1930             }
1931       }
1932   /* Remove the original fall through edge.  This was the
1933      single_succ_edge (new_bb).  */
1934   EDGE_SUCC (new_bb, 0)->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
1935 }
1936
1937 /* When REF is set on the location, set flag indicating the store.  */
1938
1939 struct sm_set_flag_if_changed
1940 {
1941   sm_set_flag_if_changed (tree flag_) : flag (flag_) {}
1942   bool operator () (mem_ref_loc_p loc);
1943   tree flag;
1944 };
1945
1946 bool
1947 sm_set_flag_if_changed::operator () (mem_ref_loc_p loc)
1948 {
1949   /* Only set the flag for writes.  */
1950   if (is_gimple_assign (loc->stmt)
1951       && gimple_assign_lhs_ptr (loc->stmt) == loc->ref)
1952     {
1953       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (loc->stmt);
1954       gimple stmt = gimple_build_assign (flag, boolean_true_node);
1955       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_CONTINUE_LINKING);
1956     }
1957   return false;
1958 }
1959
1960 /* Helper function for execute_sm.  On every location where REF is
1961    set, set an appropriate flag indicating the store.  */
1962
1963 static tree
1964 execute_sm_if_changed_flag_set (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
1965 {
1966   tree flag;
1967   char *str = get_lsm_tmp_name (ref->mem.ref, ~0, "_flag");
1968   flag = create_tmp_reg (boolean_type_node, str);
1969   for_all_locs_in_loop (loop, ref, sm_set_flag_if_changed (flag));
1970   return flag;
1971 }
1972
1973 /* Executes store motion of memory reference REF from LOOP.
1974    Exits from the LOOP are stored in EXITS.  The initialization of the
1975    temporary variable is put to the preheader of the loop, and assignments
1976    to the reference from the temporary variable are emitted to exits.  */
1977
1978 static void
1979 execute_sm (struct loop *loop, vec<edge> exits, mem_ref_p ref)
1980 {
1981   tree tmp_var, store_flag = NULL_TREE;
1982   unsigned i;
1983   gassign *load;
1984   struct fmt_data fmt_data;
1985   edge ex;
1986   struct lim_aux_data *lim_data;
1987   bool multi_threaded_model_p = false;
1988   gimple_stmt_iterator gsi;
1989
1990   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1991     {
1992       fprintf (dump_file, "Executing store motion of ");
1993       print_generic_expr (dump_file, ref->mem.ref, 0);
1994       fprintf (dump_file, " from loop %d\n", loop->num);
1995     }
1996
1997   tmp_var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (ref->mem.ref),
1998                             get_lsm_tmp_name (ref->mem.ref, ~0));
1999
2000   fmt_data.loop = loop;
2001   fmt_data.orig_loop = loop;
2002   for_each_index (&ref->mem.ref, force_move_till, &fmt_data);
2003
2004   if (bb_in_transaction (loop_preheader_edge (loop)->src)
2005       || !PARAM_VALUE (PARAM_ALLOW_STORE_DATA_RACES))
2006     multi_threaded_model_p = true;
2007
2008   if (multi_threaded_model_p)
2009     store_flag = execute_sm_if_changed_flag_set (loop, ref);
2010
2011   rewrite_mem_refs (loop, ref, tmp_var);
2012
2013   /* Emit the load code on a random exit edge or into the latch if
2014      the loop does not exit, so that we are sure it will be processed
2015      by move_computations after all dependencies.  */
2016   gsi = gsi_for_stmt (first_mem_ref_loc (loop, ref)->stmt);
2017
2018   /* FIXME/TODO: For the multi-threaded variant, we could avoid this
2019      load altogether, since the store is predicated by a flag.  We
2020      could, do the load only if it was originally in the loop.  */
2021   load = gimple_build_assign (tmp_var, unshare_expr (ref->mem.ref));
2022   lim_data = init_lim_data (load);
2023   lim_data->max_loop = loop;
2024   lim_data->tgt_loop = loop;
2025   gsi_insert_before (&gsi, load, GSI_SAME_STMT);
2026
2027   if (multi_threaded_model_p)
2028     {
2029       load = gimple_build_assign (store_flag, boolean_false_node);
2030       lim_data = init_lim_data (load);
2031       lim_data->max_loop = loop;
2032       lim_data->tgt_loop = loop;
2033       gsi_insert_before (&gsi, load, GSI_SAME_STMT);
2034     }
2035
2036   /* Sink the store to every exit from the loop.  */
2037   FOR_EACH_VEC_ELT (exits, i, ex)
2038     if (!multi_threaded_model_p)
2039       {
2040         gassign *store;
2041         store = gimple_build_assign (unshare_expr (ref->mem.ref), tmp_var);
2042         gsi_insert_on_edge (ex, store);
2043       }
2044     else
2045       execute_sm_if_changed (ex, ref->mem.ref, tmp_var, store_flag);
2046 }
2047
2048 /* Hoists memory references MEM_REFS out of LOOP.  EXITS is the list of exit
2049    edges of the LOOP.  */
2050
2051 static void
2052 hoist_memory_references (struct loop *loop, bitmap mem_refs,
2053                          vec<edge> exits)
2054 {
2055   mem_ref_p ref;
2056   unsigned  i;
2057   bitmap_iterator bi;
2058
2059   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (mem_refs, 0, i, bi)
2060     {
2061       ref = memory_accesses.refs_list[i];
2062       execute_sm (loop, exits, ref);
2063     }
2064 }
2065
2066 struct ref_always_accessed
2067 {
2068   ref_always_accessed (struct loop *loop_, bool stored_p_)
2069       : loop (loop_), stored_p (stored_p_) {}
2070   bool operator () (mem_ref_loc_p loc);
2071   struct loop *loop;
2072   bool stored_p;
2073 };
2074
2075 bool
2076 ref_always_accessed::operator () (mem_ref_loc_p loc)
2077 {
2078   struct loop *must_exec;
2079
2080   if (!get_lim_data (loc->stmt))
2081     return false;
2082
2083   /* If we require an always executed store make sure the statement
2084      stores to the reference.  */
2085   if (stored_p)
2086     {
2087       tree lhs = gimple_get_lhs (loc->stmt);
2088       if (!lhs
2089           || lhs != *loc->ref)
2090         return false;
2091     }
2092
2093   must_exec = get_lim_data (loc->stmt)->always_executed_in;
2094   if (!must_exec)
2095     return false;
2096
2097   if (must_exec == loop
2098       || flow_loop_nested_p (must_exec, loop))
2099     return true;
2100
2101   return false;
2102 }
2103
2104 /* Returns true if REF is always accessed in LOOP.  If STORED_P is true
2105    make sure REF is always stored to in LOOP.  */
2106
2107 static bool
2108 ref_always_accessed_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2109 {
2110   return for_all_locs_in_loop (loop, ref,
2111                                ref_always_accessed (loop, stored_p));
2112 }
2113
2114 /* Returns true if REF1 and REF2 are independent.  */
2115
2116 static bool
2117 refs_independent_p (mem_ref_p ref1, mem_ref_p ref2)
2118 {
2119   if (ref1 == ref2)
2120     return true;
2121
2122   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2123     fprintf (dump_file, "Querying dependency of refs %u and %u: ",
2124              ref1->id, ref2->id);
2125
2126   if (mem_refs_may_alias_p (ref1, ref2, &memory_accesses.ttae_cache))
2127     {
2128       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2129         fprintf (dump_file, "dependent.\n");
2130       return false;
2131     }
2132   else
2133     {
2134       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2135         fprintf (dump_file, "independent.\n");
2136       return true;
2137     }
2138 }
2139
2140 /* Mark REF dependent on stores or loads (according to STORED_P) in LOOP
2141    and its super-loops.  */
2142
2143 static void
2144 record_dep_loop (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2145 {
2146   /* We can propagate dependent-in-loop bits up the loop
2147      hierarchy to all outer loops.  */
2148   while (loop != current_loops->tree_root
2149          && bitmap_set_bit (&ref->dep_loop, LOOP_DEP_BIT (loop->num, stored_p)))
2150     loop = loop_outer (loop);
2151 }
2152
2153 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2154    LOOP.  */
2155
2156 static bool
2157 ref_indep_loop_p_1 (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2158 {
2159   bitmap refs_to_check;
2160   unsigned i;
2161   bitmap_iterator bi;
2162   mem_ref_p aref;
2163
2164   if (stored_p)
2165     refs_to_check = &memory_accesses.refs_in_loop[loop->num];
2166   else
2167     refs_to_check = &memory_accesses.refs_stored_in_loop[loop->num];
2168
2169   if (bitmap_bit_p (refs_to_check, UNANALYZABLE_MEM_ID))
2170     return false;
2171
2172   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (refs_to_check, 0, i, bi)
2173     {
2174       aref = memory_accesses.refs_list[i];
2175       if (!refs_independent_p (ref, aref))
2176         return false;
2177     }
2178
2179   return true;
2180 }
2181
2182 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2183    LOOP.  Wrapper over ref_indep_loop_p_1, caching its results.  */
2184
2185 static bool
2186 ref_indep_loop_p_2 (struct loop *loop, mem_ref_p ref, bool stored_p)
2187 {
2188   stored_p |= (ref->stored && bitmap_bit_p (ref->stored, loop->num));
2189
2190   if (bitmap_bit_p (&ref->indep_loop, LOOP_DEP_BIT (loop->num, stored_p)))
2191     return true;
2192   if (bitmap_bit_p (&ref->dep_loop, LOOP_DEP_BIT (loop->num, stored_p)))
2193     return false;
2194
2195   struct loop *inner = loop->inner;
2196   while (inner)
2197     {
2198       if (!ref_indep_loop_p_2 (inner, ref, stored_p))
2199         return false;
2200       inner = inner->next;
2201     }
2202
2203   bool indep_p = ref_indep_loop_p_1 (loop, ref, stored_p);
2204
2205   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2206     fprintf (dump_file, "Querying dependencies of ref %u in loop %d: %s\n",
2207              ref->id, loop->num, indep_p ? "independent" : "dependent");
2208
2209   /* Record the computed result in the cache.  */
2210   if (indep_p)
2211     {
2212       if (bitmap_set_bit (&ref->indep_loop, LOOP_DEP_BIT (loop->num, stored_p))
2213           && stored_p)
2214         {
2215           /* If it's independend against all refs then it's independent
2216              against stores, too.  */
2217           bitmap_set_bit (&ref->indep_loop, LOOP_DEP_BIT (loop->num, false));
2218         }
2219     }
2220   else
2221     {
2222       record_dep_loop (loop, ref, stored_p);
2223       if (!stored_p)
2224         {
2225           /* If it's dependent against stores it's dependent against
2226              all refs, too.  */
2227           record_dep_loop (loop, ref, true);
2228         }
2229     }
2230
2231   return indep_p;
2232 }
2233
2234 /* Returns true if REF is independent on all other memory references in
2235    LOOP.  */
2236
2237 static bool
2238 ref_indep_loop_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2239 {
2240   gcc_checking_assert (MEM_ANALYZABLE (ref));
2241
2242   return ref_indep_loop_p_2 (loop, ref, false);
2243 }
2244
2245 /* Returns true if we can perform store motion of REF from LOOP.  */
2246
2247 static bool
2248 can_sm_ref_p (struct loop *loop, mem_ref_p ref)
2249 {
2250   tree base;
2251
2252   /* Can't hoist unanalyzable refs.  */
2253   if (!MEM_ANALYZABLE (ref))
2254     return false;
2255
2256   /* It should be movable.  */
2257   if (!is_gimple_reg_type (TREE_TYPE (ref->mem.ref))
2258       || TREE_THIS_VOLATILE (ref->mem.ref)
2259       || !for_each_index (&ref->mem.ref, may_move_till, loop))
2260     return false;
2261
2262   /* If it can throw fail, we do not properly update EH info.  */
2263   if (tree_could_throw_p (ref->mem.ref))
2264     return false;
2265
2266   /* If it can trap, it must be always executed in LOOP.
2267      Readonly memory locations may trap when storing to them, but
2268      tree_could_trap_p is a predicate for rvalues, so check that
2269      explicitly.  */
2270   base = get_base_address (ref->mem.ref);
2271   if ((tree_could_trap_p (ref->mem.ref)
2272        || (DECL_P (base) && TREE_READONLY (base)))
2273       && !ref_always_accessed_p (loop, ref, true))
2274     return false;
2275
2276   /* And it must be independent on all other memory references
2277      in LOOP.  */
2278   if (!ref_indep_loop_p (loop, ref))
2279     return false;
2280
2281   return true;
2282 }
2283
2284 /* Marks the references in LOOP for that store motion should be performed
2285    in REFS_TO_SM.  SM_EXECUTED is the set of references for that store
2286    motion was performed in one of the outer loops.  */
2287
2288 static void
2289 find_refs_for_sm (struct loop *loop, bitmap sm_executed, bitmap refs_to_sm)
2290 {
2291   bitmap refs = &memory_accesses.all_refs_stored_in_loop[loop->num];
2292   unsigned i;
2293   bitmap_iterator bi;
2294   mem_ref_p ref;
2295
2296   EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (refs, sm_executed, 0, i, bi)
2297     {
2298       ref = memory_accesses.refs_list[i];
2299       if (can_sm_ref_p (loop, ref))
2300         bitmap_set_bit (refs_to_sm, i);
2301     }
2302 }
2303
2304 /* Checks whether LOOP (with exits stored in EXITS array) is suitable
2305    for a store motion optimization (i.e. whether we can insert statement
2306    on its exits).  */
2307
2308 static bool
2309 loop_suitable_for_sm (struct loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED,
2310                       vec<edge> exits)
2311 {
2312   unsigned i;
2313   edge ex;
2314
2315   FOR_EACH_VEC_ELT (exits, i, ex)
2316     if (ex->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_EH))
2317       return false;
2318
2319   return true;
2320 }
2321
2322 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2323    LOOP.  SM_EXECUTED is the bitmap of the memory references for that
2324    store motion was executed in one of the outer loops.  */
2325
2326 static void
2327 store_motion_loop (struct loop *loop, bitmap sm_executed)
2328 {
2329   vec<edge> exits = get_loop_exit_edges (loop);
2330   struct loop *subloop;
2331   bitmap sm_in_loop = BITMAP_ALLOC (&lim_bitmap_obstack);
2332
2333   if (loop_suitable_for_sm (loop, exits))
2334     {
2335       find_refs_for_sm (loop, sm_executed, sm_in_loop);
2336       hoist_memory_references (loop, sm_in_loop, exits);
2337     }
2338   exits.release ();
2339
2340   bitmap_ior_into (sm_executed, sm_in_loop);
2341   for (subloop = loop->inner; subloop != NULL; subloop = subloop->next)
2342     store_motion_loop (subloop, sm_executed);
2343   bitmap_and_compl_into (sm_executed, sm_in_loop);
2344   BITMAP_FREE (sm_in_loop);
2345 }
2346
2347 /* Try to perform store motion for all memory references modified inside
2348    loops.  */
2349
2350 static void
2351 store_motion (void)
2352 {
2353   struct loop *loop;
2354   bitmap sm_executed = BITMAP_ALLOC (&lim_bitmap_obstack);
2355
2356   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop != NULL; loop = loop->next)
2357     store_motion_loop (loop, sm_executed);
2358
2359   BITMAP_FREE (sm_executed);
2360   gsi_commit_edge_inserts ();
2361 }
2362
2363 /* Fills ALWAYS_EXECUTED_IN information for basic blocks of LOOP, i.e.
2364    for each such basic block bb records the outermost loop for that execution
2365    of its header implies execution of bb.  CONTAINS_CALL is the bitmap of
2366    blocks that contain a nonpure call.  */
2367
2368 static void
2369 fill_always_executed_in_1 (struct loop *loop, sbitmap contains_call)
2370 {
2371   basic_block bb = NULL, *bbs, last = NULL;
2372   unsigned i;
2373   edge e;
2374   struct loop *inn_loop = loop;
2375
2376   if (ALWAYS_EXECUTED_IN (loop->header) == NULL)
2377     {
2378       bbs = get_loop_body_in_dom_order (loop);
2379
2380       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2381         {
2382           edge_iterator ei;
2383           bb = bbs[i];
2384
2385           if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2386             last = bb;
2387
2388           if (bitmap_bit_p (contains_call, bb->index))
2389             break;
2390
2391           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2392             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
2393               break;
2394           if (e)
2395             break;
2396
2397           /* A loop might be infinite (TODO use simple loop analysis
2398              to disprove this if possible).  */
2399           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
2400             break;
2401
2402           if (!flow_bb_inside_loop_p (inn_loop, bb))
2403             break;
2404
2405           if (bb->loop_father->header == bb)
2406             {
2407               if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb))
2408                 break;
2409
2410               /* In a loop that is always entered we may proceed anyway.
2411                  But record that we entered it and stop once we leave it.  */
2412               inn_loop = bb->loop_father;
2413             }
2414         }
2415
2416       while (1)
2417         {
2418           SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (last, loop);
2419           if (last == loop->header)
2420             break;
2421           last = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, last);
2422         }
2423
2424       free (bbs);
2425     }
2426
2427   for (loop = loop->inner; loop; loop = loop->next)
2428     fill_always_executed_in_1 (loop, contains_call);
2429 }
2430
2431 /* Fills ALWAYS_EXECUTED_IN information for basic blocks, i.e.
2432    for each such basic block bb records the outermost loop for that execution
2433    of its header implies execution of bb.  */
2434
2435 static void
2436 fill_always_executed_in (void)
2437 {
2438   sbitmap contains_call = sbitmap_alloc (last_basic_block_for_fn (cfun));
2439   basic_block bb;
2440   struct loop *loop;
2441
2442   bitmap_clear (contains_call);
2443   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2444     {
2445       gimple_stmt_iterator gsi;
2446       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
2447         {
2448           if (nonpure_call_p (gsi_stmt (gsi)))
2449             break;
2450         }
2451
2452       if (!gsi_end_p (gsi))
2453         bitmap_set_bit (contains_call, bb->index);
2454     }
2455
2456   for (loop = current_loops->tree_root->inner; loop; loop = loop->next)
2457     fill_always_executed_in_1 (loop, contains_call);
2458
2459   sbitmap_free (contains_call);
2460 }
2461
2462
2463 /* Compute the global information needed by the loop invariant motion pass.  */
2464
2465 static void
2466 tree_ssa_lim_initialize (void)
2467 {
2468   struct loop *loop;
2469   unsigned i;
2470
2471   bitmap_obstack_initialize (&lim_bitmap_obstack);
2472   gcc_obstack_init (&mem_ref_obstack);
2473   lim_aux_data_map = new hash_map<gimple, lim_aux_data *>;
2474
2475   if (flag_tm)
2476     compute_transaction_bits ();
2477
2478   alloc_aux_for_edges (0);
2479
2480   memory_accesses.refs = new hash_table<mem_ref_hasher> (100);
2481   memory_accesses.refs_list.create (100);
2482   /* Allocate a special, unanalyzable mem-ref with ID zero.  */
2483   memory_accesses.refs_list.quick_push
2484     (mem_ref_alloc (error_mark_node, 0, UNANALYZABLE_MEM_ID));
2485
2486   memory_accesses.refs_in_loop.create (number_of_loops (cfun));
2487   memory_accesses.refs_in_loop.quick_grow (number_of_loops (cfun));
2488   memory_accesses.refs_stored_in_loop.create (number_of_loops (cfun));
2489   memory_accesses.refs_stored_in_loop.quick_grow (number_of_loops (cfun));
2490   memory_accesses.all_refs_stored_in_loop.create (number_of_loops (cfun));
2491   memory_accesses.all_refs_stored_in_loop.quick_grow (number_of_loops (cfun));
2492
2493   for (i = 0; i < number_of_loops (cfun); i++)
2494     {
2495       bitmap_initialize (&memory_accesses.refs_in_loop[i],
2496                          &lim_bitmap_obstack);
2497       bitmap_initialize (&memory_accesses.refs_stored_in_loop[i],
2498                          &lim_bitmap_obstack);
2499       bitmap_initialize (&memory_accesses.all_refs_stored_in_loop[i],
2500                          &lim_bitmap_obstack);
2501     }
2502
2503   memory_accesses.ttae_cache = NULL;
2504
2505   /* Initialize bb_loop_postorder with a mapping from loop->num to
2506      its postorder index.  */
2507   i = 0;
2508   bb_loop_postorder = XNEWVEC (unsigned, number_of_loops (cfun));
2509   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
2510     bb_loop_postorder[loop->num] = i++;
2511 }
2512
2513 /* Cleans up after the invariant motion pass.  */
2514
2515 static void
2516 tree_ssa_lim_finalize (void)
2517 {
2518   basic_block bb;
2519   unsigned i;
2520   mem_ref_p ref;
2521
2522   free_aux_for_edges ();
2523
2524   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2525     SET_ALWAYS_EXECUTED_IN (bb, NULL);
2526
2527   bitmap_obstack_release (&lim_bitmap_obstack);
2528   delete lim_aux_data_map;
2529
2530   delete memory_accesses.refs;
2531   memory_accesses.refs = NULL;
2532
2533   FOR_EACH_VEC_ELT (memory_accesses.refs_list, i, ref)
2534     memref_free (ref);
2535   memory_accesses.refs_list.release ();
2536   obstack_free (&mem_ref_obstack, NULL);
2537
2538   memory_accesses.refs_in_loop.release ();
2539   memory_accesses.refs_stored_in_loop.release ();
2540   memory_accesses.all_refs_stored_in_loop.release ();
2541
2542   if (memory_accesses.ttae_cache)
2543     free_affine_expand_cache (&memory_accesses.ttae_cache);
2544
2545   free (bb_loop_postorder);
2546 }
2547
2548 /* Moves invariants from loops.  Only "expensive" invariants are moved out --
2549    i.e. those that are likely to be win regardless of the register pressure.  */
2550
2551 unsigned int
2552 tree_ssa_lim (void)
2553 {
2554   unsigned int todo;
2555
2556   tree_ssa_lim_initialize ();
2557
2558   /* Gathers information about memory accesses in the loops.  */
2559   analyze_memory_references ();
2560
2561   /* Fills ALWAYS_EXECUTED_IN information for basic blocks.  */
2562   fill_always_executed_in ();
2563
2564   /* For each statement determine the outermost loop in that it is
2565      invariant and cost for computing the invariant.  */
2566   invariantness_dom_walker (CDI_DOMINATORS)
2567     .walk (cfun->cfg->x_entry_block_ptr);
2568
2569   /* Execute store motion.  Force the necessary invariants to be moved
2570      out of the loops as well.  */
2571   store_motion ();
2572
2573   /* Move the expressions that are expensive enough.  */
2574   todo = move_computations ();
2575
2576   tree_ssa_lim_finalize ();
2577
2578   return todo;
2579 }
2580
2581 /* Loop invariant motion pass.  */
2582
2583 namespace {
2584
2585 const pass_data pass_data_lim =
2586 {
2587   GIMPLE_PASS, /* type */
2588   "lim", /* name */
2589   OPTGROUP_LOOP, /* optinfo_flags */
2590   TV_LIM, /* tv_id */
2591   PROP_cfg, /* properties_required */
2592   0, /* properties_provided */
2593   0, /* properties_destroyed */
2594   0, /* todo_flags_start */
2595   0, /* todo_flags_finish */
2596 };
2597
2598 class pass_lim : public gimple_opt_pass
2599 {
2600 public:
2601   pass_lim (gcc::context *ctxt)
2602     : gimple_opt_pass (pass_data_lim, ctxt)
2603   {}
2604
2605   /* opt_pass methods: */
2606   opt_pass * clone () { return new pass_lim (m_ctxt); }
2607   virtual bool gate (function *) { return flag_tree_loop_im != 0; }
2608   virtual unsigned int execute (function *);
2609
2610 }; // class pass_lim
2611
2612 unsigned int
2613 pass_lim::execute (function *fun)
2614 {
2615   if (number_of_loops (fun) <= 1)
2616     return 0;
2617
2618   return tree_ssa_lim ();
2619 }
2620
2621 } // anon namespace
2622
2623 gimple_opt_pass *
2624 make_pass_lim (gcc::context *ctxt)
2625 {
2626   return new pass_lim (ctxt);
2627 }
2628
2629