add ARM linker patch
[platform/upstream/gcc48.git] / gcc / cfganal.c
1 /* Control flow graph analysis code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 1987-2013 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 /* This file contains various simple utilities to analyze the CFG.  */
21
22 #include "config.h"
23 #include "system.h"
24 #include "coretypes.h"
25 #include "basic-block.h"
26 #include "vec.h"
27 #include "bitmap.h"
28 #include "sbitmap.h"
29 #include "timevar.h"
30
31 /* Store the data structures necessary for depth-first search.  */
32 struct depth_first_search_dsS {
33   /* stack for backtracking during the algorithm */
34   basic_block *stack;
35
36   /* number of edges in the stack.  That is, positions 0, ..., sp-1
37      have edges.  */
38   unsigned int sp;
39
40   /* record of basic blocks already seen by depth-first search */
41   sbitmap visited_blocks;
42 };
43 typedef struct depth_first_search_dsS *depth_first_search_ds;
44
45 static void flow_dfs_compute_reverse_init (depth_first_search_ds);
46 static void flow_dfs_compute_reverse_add_bb (depth_first_search_ds,
47                                              basic_block);
48 static basic_block flow_dfs_compute_reverse_execute (depth_first_search_ds,
49                                                      basic_block);
50 static void flow_dfs_compute_reverse_finish (depth_first_search_ds);
51 \f
52 /* Mark the back edges in DFS traversal.
53    Return nonzero if a loop (natural or otherwise) is present.
54    Inspired by Depth_First_Search_PP described in:
55
56      Advanced Compiler Design and Implementation
57      Steven Muchnick
58      Morgan Kaufmann, 1997
59
60    and heavily borrowed from pre_and_rev_post_order_compute.  */
61
62 bool
63 mark_dfs_back_edges (void)
64 {
65   edge_iterator *stack;
66   int *pre;
67   int *post;
68   int sp;
69   int prenum = 1;
70   int postnum = 1;
71   sbitmap visited;
72   bool found = false;
73
74   /* Allocate the preorder and postorder number arrays.  */
75   pre = XCNEWVEC (int, last_basic_block);
76   post = XCNEWVEC (int, last_basic_block);
77
78   /* Allocate stack for back-tracking up CFG.  */
79   stack = XNEWVEC (edge_iterator, n_basic_blocks + 1);
80   sp = 0;
81
82   /* Allocate bitmap to track nodes that have been visited.  */
83   visited = sbitmap_alloc (last_basic_block);
84
85   /* None of the nodes in the CFG have been visited yet.  */
86   bitmap_clear (visited);
87
88   /* Push the first edge on to the stack.  */
89   stack[sp++] = ei_start (ENTRY_BLOCK_PTR->succs);
90
91   while (sp)
92     {
93       edge_iterator ei;
94       basic_block src;
95       basic_block dest;
96
97       /* Look at the edge on the top of the stack.  */
98       ei = stack[sp - 1];
99       src = ei_edge (ei)->src;
100       dest = ei_edge (ei)->dest;
101       ei_edge (ei)->flags &= ~EDGE_DFS_BACK;
102
103       /* Check if the edge destination has been visited yet.  */
104       if (dest != EXIT_BLOCK_PTR && ! bitmap_bit_p (visited, dest->index))
105         {
106           /* Mark that we have visited the destination.  */
107           bitmap_set_bit (visited, dest->index);
108
109           pre[dest->index] = prenum++;
110           if (EDGE_COUNT (dest->succs) > 0)
111             {
112               /* Since the DEST node has been visited for the first
113                  time, check its successors.  */
114               stack[sp++] = ei_start (dest->succs);
115             }
116           else
117             post[dest->index] = postnum++;
118         }
119       else
120         {
121           if (dest != EXIT_BLOCK_PTR && src != ENTRY_BLOCK_PTR
122               && pre[src->index] >= pre[dest->index]
123               && post[dest->index] == 0)
124             ei_edge (ei)->flags |= EDGE_DFS_BACK, found = true;
125
126           if (ei_one_before_end_p (ei) && src != ENTRY_BLOCK_PTR)
127             post[src->index] = postnum++;
128
129           if (!ei_one_before_end_p (ei))
130             ei_next (&stack[sp - 1]);
131           else
132             sp--;
133         }
134     }
135
136   free (pre);
137   free (post);
138   free (stack);
139   sbitmap_free (visited);
140
141   return found;
142 }
143
144 /* Find unreachable blocks.  An unreachable block will have 0 in
145    the reachable bit in block->flags.  A nonzero value indicates the
146    block is reachable.  */
147
148 void
149 find_unreachable_blocks (void)
150 {
151   edge e;
152   edge_iterator ei;
153   basic_block *tos, *worklist, bb;
154
155   tos = worklist = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
156
157   /* Clear all the reachability flags.  */
158
159   FOR_EACH_BB (bb)
160     bb->flags &= ~BB_REACHABLE;
161
162   /* Add our starting points to the worklist.  Almost always there will
163      be only one.  It isn't inconceivable that we might one day directly
164      support Fortran alternate entry points.  */
165
166   FOR_EACH_EDGE (e, ei, ENTRY_BLOCK_PTR->succs)
167     {
168       *tos++ = e->dest;
169
170       /* Mark the block reachable.  */
171       e->dest->flags |= BB_REACHABLE;
172     }
173
174   /* Iterate: find everything reachable from what we've already seen.  */
175
176   while (tos != worklist)
177     {
178       basic_block b = *--tos;
179
180       FOR_EACH_EDGE (e, ei, b->succs)
181         {
182           basic_block dest = e->dest;
183
184           if (!(dest->flags & BB_REACHABLE))
185             {
186               *tos++ = dest;
187               dest->flags |= BB_REACHABLE;
188             }
189         }
190     }
191
192   free (worklist);
193 }
194 \f
195 /* Functions to access an edge list with a vector representation.
196    Enough data is kept such that given an index number, the
197    pred and succ that edge represents can be determined, or
198    given a pred and a succ, its index number can be returned.
199    This allows algorithms which consume a lot of memory to
200    represent the normally full matrix of edge (pred,succ) with a
201    single indexed vector,  edge (EDGE_INDEX (pred, succ)), with no
202    wasted space in the client code due to sparse flow graphs.  */
203
204 /* This functions initializes the edge list. Basically the entire
205    flowgraph is processed, and all edges are assigned a number,
206    and the data structure is filled in.  */
207
208 struct edge_list *
209 create_edge_list (void)
210 {
211   struct edge_list *elist;
212   edge e;
213   int num_edges;
214   basic_block bb;
215   edge_iterator ei;
216
217   /* Determine the number of edges in the flow graph by counting successor
218      edges on each basic block.  */
219   num_edges = 0;
220   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
221     {
222       num_edges += EDGE_COUNT (bb->succs);
223     }
224
225   elist = XNEW (struct edge_list);
226   elist->num_edges = num_edges;
227   elist->index_to_edge = XNEWVEC (edge, num_edges);
228
229   num_edges = 0;
230
231   /* Follow successors of blocks, and register these edges.  */
232   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
233     FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
234       elist->index_to_edge[num_edges++] = e;
235
236   return elist;
237 }
238
239 /* This function free's memory associated with an edge list.  */
240
241 void
242 free_edge_list (struct edge_list *elist)
243 {
244   if (elist)
245     {
246       free (elist->index_to_edge);
247       free (elist);
248     }
249 }
250
251 /* This function provides debug output showing an edge list.  */
252
253 DEBUG_FUNCTION void
254 print_edge_list (FILE *f, struct edge_list *elist)
255 {
256   int x;
257
258   fprintf (f, "Compressed edge list, %d BBs + entry & exit, and %d edges\n",
259            n_basic_blocks, elist->num_edges);
260
261   for (x = 0; x < elist->num_edges; x++)
262     {
263       fprintf (f, " %-4d - edge(", x);
264       if (INDEX_EDGE_PRED_BB (elist, x) == ENTRY_BLOCK_PTR)
265         fprintf (f, "entry,");
266       else
267         fprintf (f, "%d,", INDEX_EDGE_PRED_BB (elist, x)->index);
268
269       if (INDEX_EDGE_SUCC_BB (elist, x) == EXIT_BLOCK_PTR)
270         fprintf (f, "exit)\n");
271       else
272         fprintf (f, "%d)\n", INDEX_EDGE_SUCC_BB (elist, x)->index);
273     }
274 }
275
276 /* This function provides an internal consistency check of an edge list,
277    verifying that all edges are present, and that there are no
278    extra edges.  */
279
280 DEBUG_FUNCTION void
281 verify_edge_list (FILE *f, struct edge_list *elist)
282 {
283   int pred, succ, index;
284   edge e;
285   basic_block bb, p, s;
286   edge_iterator ei;
287
288   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
289     {
290       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
291         {
292           pred = e->src->index;
293           succ = e->dest->index;
294           index = EDGE_INDEX (elist, e->src, e->dest);
295           if (index == EDGE_INDEX_NO_EDGE)
296             {
297               fprintf (f, "*p* No index for edge from %d to %d\n", pred, succ);
298               continue;
299             }
300
301           if (INDEX_EDGE_PRED_BB (elist, index)->index != pred)
302             fprintf (f, "*p* Pred for index %d should be %d not %d\n",
303                      index, pred, INDEX_EDGE_PRED_BB (elist, index)->index);
304           if (INDEX_EDGE_SUCC_BB (elist, index)->index != succ)
305             fprintf (f, "*p* Succ for index %d should be %d not %d\n",
306                      index, succ, INDEX_EDGE_SUCC_BB (elist, index)->index);
307         }
308     }
309
310   /* We've verified that all the edges are in the list, now lets make sure
311      there are no spurious edges in the list.  This is an expensive check!  */
312
313   FOR_BB_BETWEEN (p, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
314     FOR_BB_BETWEEN (s, ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb, NULL, next_bb)
315       {
316         int found_edge = 0;
317
318         FOR_EACH_EDGE (e, ei, p->succs)
319           if (e->dest == s)
320             {
321               found_edge = 1;
322               break;
323             }
324
325         FOR_EACH_EDGE (e, ei, s->preds)
326           if (e->src == p)
327             {
328               found_edge = 1;
329               break;
330             }
331
332         if (EDGE_INDEX (elist, p, s)
333             == EDGE_INDEX_NO_EDGE && found_edge != 0)
334           fprintf (f, "*** Edge (%d, %d) appears to not have an index\n",
335                    p->index, s->index);
336         if (EDGE_INDEX (elist, p, s)
337             != EDGE_INDEX_NO_EDGE && found_edge == 0)
338           fprintf (f, "*** Edge (%d, %d) has index %d, but there is no edge\n",
339                    p->index, s->index, EDGE_INDEX (elist, p, s));
340       }
341 }
342
343 /* Given PRED and SUCC blocks, return the edge which connects the blocks.
344    If no such edge exists, return NULL.  */
345
346 edge
347 find_edge (basic_block pred, basic_block succ)
348 {
349   edge e;
350   edge_iterator ei;
351
352   if (EDGE_COUNT (pred->succs) <= EDGE_COUNT (succ->preds))
353     {
354       FOR_EACH_EDGE (e, ei, pred->succs)
355         if (e->dest == succ)
356           return e;
357     }
358   else
359     {
360       FOR_EACH_EDGE (e, ei, succ->preds)
361         if (e->src == pred)
362           return e;
363     }
364
365   return NULL;
366 }
367
368 /* This routine will determine what, if any, edge there is between
369    a specified predecessor and successor.  */
370
371 int
372 find_edge_index (struct edge_list *edge_list, basic_block pred, basic_block succ)
373 {
374   int x;
375
376   for (x = 0; x < NUM_EDGES (edge_list); x++)
377     if (INDEX_EDGE_PRED_BB (edge_list, x) == pred
378         && INDEX_EDGE_SUCC_BB (edge_list, x) == succ)
379       return x;
380
381   return (EDGE_INDEX_NO_EDGE);
382 }
383 \f
384 /* This routine will remove any fake predecessor edges for a basic block.
385    When the edge is removed, it is also removed from whatever successor
386    list it is in.  */
387
388 static void
389 remove_fake_predecessors (basic_block bb)
390 {
391   edge e;
392   edge_iterator ei;
393
394   for (ei = ei_start (bb->preds); (e = ei_safe_edge (ei)); )
395     {
396       if ((e->flags & EDGE_FAKE) == EDGE_FAKE)
397         remove_edge (e);
398       else
399         ei_next (&ei);
400     }
401 }
402
403 /* This routine will remove all fake edges from the flow graph.  If
404    we remove all fake successors, it will automatically remove all
405    fake predecessors.  */
406
407 void
408 remove_fake_edges (void)
409 {
410   basic_block bb;
411
412   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb, NULL, next_bb)
413     remove_fake_predecessors (bb);
414 }
415
416 /* This routine will remove all fake edges to the EXIT_BLOCK.  */
417
418 void
419 remove_fake_exit_edges (void)
420 {
421   remove_fake_predecessors (EXIT_BLOCK_PTR);
422 }
423
424
425 /* This function will add a fake edge between any block which has no
426    successors, and the exit block. Some data flow equations require these
427    edges to exist.  */
428
429 void
430 add_noreturn_fake_exit_edges (void)
431 {
432   basic_block bb;
433
434   FOR_EACH_BB (bb)
435     if (EDGE_COUNT (bb->succs) == 0)
436       make_single_succ_edge (bb, EXIT_BLOCK_PTR, EDGE_FAKE);
437 }
438
439 /* This function adds a fake edge between any infinite loops to the
440    exit block.  Some optimizations require a path from each node to
441    the exit node.
442
443    See also Morgan, Figure 3.10, pp. 82-83.
444
445    The current implementation is ugly, not attempting to minimize the
446    number of inserted fake edges.  To reduce the number of fake edges
447    to insert, add fake edges from _innermost_ loops containing only
448    nodes not reachable from the exit block.  */
449
450 void
451 connect_infinite_loops_to_exit (void)
452 {
453   basic_block unvisited_block = EXIT_BLOCK_PTR;
454   basic_block deadend_block;
455   struct depth_first_search_dsS dfs_ds;
456
457   /* Perform depth-first search in the reverse graph to find nodes
458      reachable from the exit block.  */
459   flow_dfs_compute_reverse_init (&dfs_ds);
460   flow_dfs_compute_reverse_add_bb (&dfs_ds, EXIT_BLOCK_PTR);
461
462   /* Repeatedly add fake edges, updating the unreachable nodes.  */
463   while (1)
464     {
465       unvisited_block = flow_dfs_compute_reverse_execute (&dfs_ds,
466                                                           unvisited_block);
467       if (!unvisited_block)
468         break;
469
470       deadend_block = dfs_find_deadend (unvisited_block);
471       make_edge (deadend_block, EXIT_BLOCK_PTR, EDGE_FAKE);
472       flow_dfs_compute_reverse_add_bb (&dfs_ds, deadend_block);
473     }
474
475   flow_dfs_compute_reverse_finish (&dfs_ds);
476   return;
477 }
478 \f
479 /* Compute reverse top sort order.  This is computing a post order
480    numbering of the graph.  If INCLUDE_ENTRY_EXIT is true, then
481    ENTRY_BLOCK and EXIT_BLOCK are included.  If DELETE_UNREACHABLE is
482    true, unreachable blocks are deleted.  */
483
484 int
485 post_order_compute (int *post_order, bool include_entry_exit,
486                     bool delete_unreachable)
487 {
488   edge_iterator *stack;
489   int sp;
490   int post_order_num = 0;
491   sbitmap visited;
492   int count;
493
494   if (include_entry_exit)
495     post_order[post_order_num++] = EXIT_BLOCK;
496
497   /* Allocate stack for back-tracking up CFG.  */
498   stack = XNEWVEC (edge_iterator, n_basic_blocks + 1);
499   sp = 0;
500
501   /* Allocate bitmap to track nodes that have been visited.  */
502   visited = sbitmap_alloc (last_basic_block);
503
504   /* None of the nodes in the CFG have been visited yet.  */
505   bitmap_clear (visited);
506
507   /* Push the first edge on to the stack.  */
508   stack[sp++] = ei_start (ENTRY_BLOCK_PTR->succs);
509
510   while (sp)
511     {
512       edge_iterator ei;
513       basic_block src;
514       basic_block dest;
515
516       /* Look at the edge on the top of the stack.  */
517       ei = stack[sp - 1];
518       src = ei_edge (ei)->src;
519       dest = ei_edge (ei)->dest;
520
521       /* Check if the edge destination has been visited yet.  */
522       if (dest != EXIT_BLOCK_PTR && ! bitmap_bit_p (visited, dest->index))
523         {
524           /* Mark that we have visited the destination.  */
525           bitmap_set_bit (visited, dest->index);
526
527           if (EDGE_COUNT (dest->succs) > 0)
528             /* Since the DEST node has been visited for the first
529                time, check its successors.  */
530             stack[sp++] = ei_start (dest->succs);
531           else
532             post_order[post_order_num++] = dest->index;
533         }
534       else
535         {
536           if (ei_one_before_end_p (ei) && src != ENTRY_BLOCK_PTR)
537             post_order[post_order_num++] = src->index;
538
539           if (!ei_one_before_end_p (ei))
540             ei_next (&stack[sp - 1]);
541           else
542             sp--;
543         }
544     }
545
546   if (include_entry_exit)
547     {
548       post_order[post_order_num++] = ENTRY_BLOCK;
549       count = post_order_num;
550     }
551   else
552     count = post_order_num + 2;
553
554   /* Delete the unreachable blocks if some were found and we are
555      supposed to do it.  */
556   if (delete_unreachable && (count != n_basic_blocks))
557     {
558       basic_block b;
559       basic_block next_bb;
560       for (b = ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb; b != EXIT_BLOCK_PTR; b = next_bb)
561         {
562           next_bb = b->next_bb;
563
564           if (!(bitmap_bit_p (visited, b->index)))
565             delete_basic_block (b);
566         }
567
568       tidy_fallthru_edges ();
569     }
570
571   free (stack);
572   sbitmap_free (visited);
573   return post_order_num;
574 }
575
576
577 /* Helper routine for inverted_post_order_compute
578    flow_dfs_compute_reverse_execute, and the reverse-CFG
579    deapth first search in dominance.c.
580    BB has to belong to a region of CFG
581    unreachable by inverted traversal from the exit.
582    i.e. there's no control flow path from ENTRY to EXIT
583    that contains this BB.
584    This can happen in two cases - if there's an infinite loop
585    or if there's a block that has no successor
586    (call to a function with no return).
587    Some RTL passes deal with this condition by
588    calling connect_infinite_loops_to_exit () and/or
589    add_noreturn_fake_exit_edges ().
590    However, those methods involve modifying the CFG itself
591    which may not be desirable.
592    Hence, we deal with the infinite loop/no return cases
593    by identifying a unique basic block that can reach all blocks
594    in such a region by inverted traversal.
595    This function returns a basic block that guarantees
596    that all blocks in the region are reachable
597    by starting an inverted traversal from the returned block.  */
598
599 basic_block
600 dfs_find_deadend (basic_block bb)
601 {
602   bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
603
604   for (;;)
605     {
606       if (EDGE_COUNT (bb->succs) == 0
607           || ! bitmap_set_bit (visited, bb->index))
608         {
609           BITMAP_FREE (visited);
610           return bb;
611         }
612
613       bb = EDGE_SUCC (bb, 0)->dest;
614     }
615
616   gcc_unreachable ();
617 }
618
619
620 /* Compute the reverse top sort order of the inverted CFG
621    i.e. starting from the exit block and following the edges backward
622    (from successors to predecessors).
623    This ordering can be used for forward dataflow problems among others.
624
625    This function assumes that all blocks in the CFG are reachable
626    from the ENTRY (but not necessarily from EXIT).
627
628    If there's an infinite loop,
629    a simple inverted traversal starting from the blocks
630    with no successors can't visit all blocks.
631    To solve this problem, we first do inverted traversal
632    starting from the blocks with no successor.
633    And if there's any block left that's not visited by the regular
634    inverted traversal from EXIT,
635    those blocks are in such problematic region.
636    Among those, we find one block that has
637    any visited predecessor (which is an entry into such a region),
638    and start looking for a "dead end" from that block
639    and do another inverted traversal from that block.  */
640
641 int
642 inverted_post_order_compute (int *post_order)
643 {
644   basic_block bb;
645   edge_iterator *stack;
646   int sp;
647   int post_order_num = 0;
648   sbitmap visited;
649
650   /* Allocate stack for back-tracking up CFG.  */
651   stack = XNEWVEC (edge_iterator, n_basic_blocks + 1);
652   sp = 0;
653
654   /* Allocate bitmap to track nodes that have been visited.  */
655   visited = sbitmap_alloc (last_basic_block);
656
657   /* None of the nodes in the CFG have been visited yet.  */
658   bitmap_clear (visited);
659
660   /* Put all blocks that have no successor into the initial work list.  */
661   FOR_ALL_BB (bb)
662     if (EDGE_COUNT (bb->succs) == 0)
663       {
664         /* Push the initial edge on to the stack.  */
665         if (EDGE_COUNT (bb->preds) > 0)
666           {
667             stack[sp++] = ei_start (bb->preds);
668             bitmap_set_bit (visited, bb->index);
669           }
670       }
671
672   do
673     {
674       bool has_unvisited_bb = false;
675
676       /* The inverted traversal loop. */
677       while (sp)
678         {
679           edge_iterator ei;
680           basic_block pred;
681
682           /* Look at the edge on the top of the stack.  */
683           ei = stack[sp - 1];
684           bb = ei_edge (ei)->dest;
685           pred = ei_edge (ei)->src;
686
687           /* Check if the predecessor has been visited yet.  */
688           if (! bitmap_bit_p (visited, pred->index))
689             {
690               /* Mark that we have visited the destination.  */
691               bitmap_set_bit (visited, pred->index);
692
693               if (EDGE_COUNT (pred->preds) > 0)
694                 /* Since the predecessor node has been visited for the first
695                    time, check its predecessors.  */
696                 stack[sp++] = ei_start (pred->preds);
697               else
698                 post_order[post_order_num++] = pred->index;
699             }
700           else
701             {
702               if (bb != EXIT_BLOCK_PTR && ei_one_before_end_p (ei))
703                 post_order[post_order_num++] = bb->index;
704
705               if (!ei_one_before_end_p (ei))
706                 ei_next (&stack[sp - 1]);
707               else
708                 sp--;
709             }
710         }
711
712       /* Detect any infinite loop and activate the kludge.
713          Note that this doesn't check EXIT_BLOCK itself
714          since EXIT_BLOCK is always added after the outer do-while loop.  */
715       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
716         if (!bitmap_bit_p (visited, bb->index))
717           {
718             has_unvisited_bb = true;
719
720             if (EDGE_COUNT (bb->preds) > 0)
721               {
722                 edge_iterator ei;
723                 edge e;
724                 basic_block visited_pred = NULL;
725
726                 /* Find an already visited predecessor.  */
727                 FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
728                   {
729                     if (bitmap_bit_p (visited, e->src->index))
730                       visited_pred = e->src;
731                   }
732
733                 if (visited_pred)
734                   {
735                     basic_block be = dfs_find_deadend (bb);
736                     gcc_assert (be != NULL);
737                     bitmap_set_bit (visited, be->index);
738                     stack[sp++] = ei_start (be->preds);
739                     break;
740                   }
741               }
742           }
743
744       if (has_unvisited_bb && sp == 0)
745         {
746           /* No blocks are reachable from EXIT at all.
747              Find a dead-end from the ENTRY, and restart the iteration. */
748           basic_block be = dfs_find_deadend (ENTRY_BLOCK_PTR);
749           gcc_assert (be != NULL);
750           bitmap_set_bit (visited, be->index);
751           stack[sp++] = ei_start (be->preds);
752         }
753
754       /* The only case the below while fires is
755          when there's an infinite loop.  */
756     }
757   while (sp);
758
759   /* EXIT_BLOCK is always included.  */
760   post_order[post_order_num++] = EXIT_BLOCK;
761
762   free (stack);
763   sbitmap_free (visited);
764   return post_order_num;
765 }
766
767 /* Compute the depth first search order and store in the array
768   PRE_ORDER if nonzero, marking the nodes visited in VISITED.  If
769   REV_POST_ORDER is nonzero, return the reverse completion number for each
770   node.  Returns the number of nodes visited.  A depth first search
771   tries to get as far away from the starting point as quickly as
772   possible.
773
774   pre_order is a really a preorder numbering of the graph.
775   rev_post_order is really a reverse postorder numbering of the graph.
776  */
777
778 int
779 pre_and_rev_post_order_compute (int *pre_order, int *rev_post_order,
780                                 bool include_entry_exit)
781 {
782   edge_iterator *stack;
783   int sp;
784   int pre_order_num = 0;
785   int rev_post_order_num = n_basic_blocks - 1;
786   sbitmap visited;
787
788   /* Allocate stack for back-tracking up CFG.  */
789   stack = XNEWVEC (edge_iterator, n_basic_blocks + 1);
790   sp = 0;
791
792   if (include_entry_exit)
793     {
794       if (pre_order)
795         pre_order[pre_order_num] = ENTRY_BLOCK;
796       pre_order_num++;
797       if (rev_post_order)
798         rev_post_order[rev_post_order_num--] = ENTRY_BLOCK;
799     }
800   else
801     rev_post_order_num -= NUM_FIXED_BLOCKS;
802
803   /* Allocate bitmap to track nodes that have been visited.  */
804   visited = sbitmap_alloc (last_basic_block);
805
806   /* None of the nodes in the CFG have been visited yet.  */
807   bitmap_clear (visited);
808
809   /* Push the first edge on to the stack.  */
810   stack[sp++] = ei_start (ENTRY_BLOCK_PTR->succs);
811
812   while (sp)
813     {
814       edge_iterator ei;
815       basic_block src;
816       basic_block dest;
817
818       /* Look at the edge on the top of the stack.  */
819       ei = stack[sp - 1];
820       src = ei_edge (ei)->src;
821       dest = ei_edge (ei)->dest;
822
823       /* Check if the edge destination has been visited yet.  */
824       if (dest != EXIT_BLOCK_PTR && ! bitmap_bit_p (visited, dest->index))
825         {
826           /* Mark that we have visited the destination.  */
827           bitmap_set_bit (visited, dest->index);
828
829           if (pre_order)
830             pre_order[pre_order_num] = dest->index;
831
832           pre_order_num++;
833
834           if (EDGE_COUNT (dest->succs) > 0)
835             /* Since the DEST node has been visited for the first
836                time, check its successors.  */
837             stack[sp++] = ei_start (dest->succs);
838           else if (rev_post_order)
839             /* There are no successors for the DEST node so assign
840                its reverse completion number.  */
841             rev_post_order[rev_post_order_num--] = dest->index;
842         }
843       else
844         {
845           if (ei_one_before_end_p (ei) && src != ENTRY_BLOCK_PTR
846               && rev_post_order)
847             /* There are no more successors for the SRC node
848                so assign its reverse completion number.  */
849             rev_post_order[rev_post_order_num--] = src->index;
850
851           if (!ei_one_before_end_p (ei))
852             ei_next (&stack[sp - 1]);
853           else
854             sp--;
855         }
856     }
857
858   free (stack);
859   sbitmap_free (visited);
860
861   if (include_entry_exit)
862     {
863       if (pre_order)
864         pre_order[pre_order_num] = EXIT_BLOCK;
865       pre_order_num++;
866       if (rev_post_order)
867         rev_post_order[rev_post_order_num--] = EXIT_BLOCK;
868       /* The number of nodes visited should be the number of blocks.  */
869       gcc_assert (pre_order_num == n_basic_blocks);
870     }
871   else
872     /* The number of nodes visited should be the number of blocks minus
873        the entry and exit blocks which are not visited here.  */
874     gcc_assert (pre_order_num == n_basic_blocks - NUM_FIXED_BLOCKS);
875
876   return pre_order_num;
877 }
878
879 /* Compute the depth first search order on the _reverse_ graph and
880    store in the array DFS_ORDER, marking the nodes visited in VISITED.
881    Returns the number of nodes visited.
882
883    The computation is split into three pieces:
884
885    flow_dfs_compute_reverse_init () creates the necessary data
886    structures.
887
888    flow_dfs_compute_reverse_add_bb () adds a basic block to the data
889    structures.  The block will start the search.
890
891    flow_dfs_compute_reverse_execute () continues (or starts) the
892    search using the block on the top of the stack, stopping when the
893    stack is empty.
894
895    flow_dfs_compute_reverse_finish () destroys the necessary data
896    structures.
897
898    Thus, the user will probably call ..._init(), call ..._add_bb() to
899    add a beginning basic block to the stack, call ..._execute(),
900    possibly add another bb to the stack and again call ..._execute(),
901    ..., and finally call _finish().  */
902
903 /* Initialize the data structures used for depth-first search on the
904    reverse graph.  If INITIALIZE_STACK is nonzero, the exit block is
905    added to the basic block stack.  DATA is the current depth-first
906    search context.  If INITIALIZE_STACK is nonzero, there is an
907    element on the stack.  */
908
909 static void
910 flow_dfs_compute_reverse_init (depth_first_search_ds data)
911 {
912   /* Allocate stack for back-tracking up CFG.  */
913   data->stack = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks);
914   data->sp = 0;
915
916   /* Allocate bitmap to track nodes that have been visited.  */
917   data->visited_blocks = sbitmap_alloc (last_basic_block);
918
919   /* None of the nodes in the CFG have been visited yet.  */
920   bitmap_clear (data->visited_blocks);
921
922   return;
923 }
924
925 /* Add the specified basic block to the top of the dfs data
926    structures.  When the search continues, it will start at the
927    block.  */
928
929 static void
930 flow_dfs_compute_reverse_add_bb (depth_first_search_ds data, basic_block bb)
931 {
932   data->stack[data->sp++] = bb;
933   bitmap_set_bit (data->visited_blocks, bb->index);
934 }
935
936 /* Continue the depth-first search through the reverse graph starting with the
937    block at the stack's top and ending when the stack is empty.  Visited nodes
938    are marked.  Returns an unvisited basic block, or NULL if there is none
939    available.  */
940
941 static basic_block
942 flow_dfs_compute_reverse_execute (depth_first_search_ds data,
943                                   basic_block last_unvisited)
944 {
945   basic_block bb;
946   edge e;
947   edge_iterator ei;
948
949   while (data->sp > 0)
950     {
951       bb = data->stack[--data->sp];
952
953       /* Perform depth-first search on adjacent vertices.  */
954       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
955         if (!bitmap_bit_p (data->visited_blocks, e->src->index))
956           flow_dfs_compute_reverse_add_bb (data, e->src);
957     }
958
959   /* Determine if there are unvisited basic blocks.  */
960   FOR_BB_BETWEEN (bb, last_unvisited, NULL, prev_bb)
961     if (!bitmap_bit_p (data->visited_blocks, bb->index))
962       return bb;
963
964   return NULL;
965 }
966
967 /* Destroy the data structures needed for depth-first search on the
968    reverse graph.  */
969
970 static void
971 flow_dfs_compute_reverse_finish (depth_first_search_ds data)
972 {
973   free (data->stack);
974   sbitmap_free (data->visited_blocks);
975 }
976
977 /* Performs dfs search from BB over vertices satisfying PREDICATE;
978    if REVERSE, go against direction of edges.  Returns number of blocks
979    found and their list in RSLT.  RSLT can contain at most RSLT_MAX items.  */
980 int
981 dfs_enumerate_from (basic_block bb, int reverse,
982                     bool (*predicate) (const_basic_block, const void *),
983                     basic_block *rslt, int rslt_max, const void *data)
984 {
985   basic_block *st, lbb;
986   int sp = 0, tv = 0;
987   unsigned size;
988
989   /* A bitmap to keep track of visited blocks.  Allocating it each time
990      this function is called is not possible, since dfs_enumerate_from
991      is often used on small (almost) disjoint parts of cfg (bodies of
992      loops), and allocating a large sbitmap would lead to quadratic
993      behavior.  */
994   static sbitmap visited;
995   static unsigned v_size;
996
997 #define MARK_VISITED(BB) (bitmap_set_bit (visited, (BB)->index))
998 #define UNMARK_VISITED(BB) (bitmap_clear_bit (visited, (BB)->index))
999 #define VISITED_P(BB) (bitmap_bit_p (visited, (BB)->index))
1000
1001   /* Resize the VISITED sbitmap if necessary.  */
1002   size = last_basic_block;
1003   if (size < 10)
1004     size = 10;
1005
1006   if (!visited)
1007     {
1008
1009       visited = sbitmap_alloc (size);
1010       bitmap_clear (visited);
1011       v_size = size;
1012     }
1013   else if (v_size < size)
1014     {
1015       /* Ensure that we increase the size of the sbitmap exponentially.  */
1016       if (2 * v_size > size)
1017         size = 2 * v_size;
1018
1019       visited = sbitmap_resize (visited, size, 0);
1020       v_size = size;
1021     }
1022
1023   st = XNEWVEC (basic_block, rslt_max);
1024   rslt[tv++] = st[sp++] = bb;
1025   MARK_VISITED (bb);
1026   while (sp)
1027     {
1028       edge e;
1029       edge_iterator ei;
1030       lbb = st[--sp];
1031       if (reverse)
1032         {
1033           FOR_EACH_EDGE (e, ei, lbb->preds)
1034             if (!VISITED_P (e->src) && predicate (e->src, data))
1035               {
1036                 gcc_assert (tv != rslt_max);
1037                 rslt[tv++] = st[sp++] = e->src;
1038                 MARK_VISITED (e->src);
1039               }
1040         }
1041       else
1042         {
1043           FOR_EACH_EDGE (e, ei, lbb->succs)
1044             if (!VISITED_P (e->dest) && predicate (e->dest, data))
1045               {
1046                 gcc_assert (tv != rslt_max);
1047                 rslt[tv++] = st[sp++] = e->dest;
1048                 MARK_VISITED (e->dest);
1049               }
1050         }
1051     }
1052   free (st);
1053   for (sp = 0; sp < tv; sp++)
1054     UNMARK_VISITED (rslt[sp]);
1055   return tv;
1056 #undef MARK_VISITED
1057 #undef UNMARK_VISITED
1058 #undef VISITED_P
1059 }
1060
1061
1062 /* Compute dominance frontiers, ala Harvey, Ferrante, et al.
1063
1064    This algorithm can be found in Timothy Harvey's PhD thesis, at
1065    http://www.cs.rice.edu/~harv/dissertation.pdf in the section on iterative
1066    dominance algorithms.
1067
1068    First, we identify each join point, j (any node with more than one
1069    incoming edge is a join point).
1070
1071    We then examine each predecessor, p, of j and walk up the dominator tree
1072    starting at p.
1073
1074    We stop the walk when we reach j's immediate dominator - j is in the
1075    dominance frontier of each of  the nodes in the walk, except for j's
1076    immediate dominator. Intuitively, all of the rest of j's dominators are
1077    shared by j's predecessors as well.
1078    Since they dominate j, they will not have j in their dominance frontiers.
1079
1080    The number of nodes touched by this algorithm is equal to the size
1081    of the dominance frontiers, no more, no less.
1082 */
1083
1084
1085 static void
1086 compute_dominance_frontiers_1 (bitmap_head *frontiers)
1087 {
1088   edge p;
1089   edge_iterator ei;
1090   basic_block b;
1091   FOR_EACH_BB (b)
1092     {
1093       if (EDGE_COUNT (b->preds) >= 2)
1094         {
1095           FOR_EACH_EDGE (p, ei, b->preds)
1096             {
1097               basic_block runner = p->src;
1098               basic_block domsb;
1099               if (runner == ENTRY_BLOCK_PTR)
1100                 continue;
1101
1102               domsb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, b);
1103               while (runner != domsb)
1104                 {
1105                   if (!bitmap_set_bit (&frontiers[runner->index],
1106                                        b->index))
1107                     break;
1108                   runner = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS,
1109                                                     runner);
1110                 }
1111             }
1112         }
1113     }
1114 }
1115
1116
1117 void
1118 compute_dominance_frontiers (bitmap_head *frontiers)
1119 {
1120   timevar_push (TV_DOM_FRONTIERS);
1121
1122   compute_dominance_frontiers_1 (frontiers);
1123
1124   timevar_pop (TV_DOM_FRONTIERS);
1125 }
1126
1127 /* Given a set of blocks with variable definitions (DEF_BLOCKS),
1128    return a bitmap with all the blocks in the iterated dominance
1129    frontier of the blocks in DEF_BLOCKS.  DFS contains dominance
1130    frontier information as returned by compute_dominance_frontiers.
1131
1132    The resulting set of blocks are the potential sites where PHI nodes
1133    are needed.  The caller is responsible for freeing the memory
1134    allocated for the return value.  */
1135
1136 bitmap
1137 compute_idf (bitmap def_blocks, bitmap_head *dfs)
1138 {
1139   bitmap_iterator bi;
1140   unsigned bb_index, i;
1141   vec<int> work_stack;
1142   bitmap phi_insertion_points;
1143
1144   /* Each block can appear at most twice on the work-stack.  */
1145   work_stack.create (2 * n_basic_blocks);
1146   phi_insertion_points = BITMAP_ALLOC (NULL);
1147
1148   /* Seed the work list with all the blocks in DEF_BLOCKS.  We use
1149      vec::quick_push here for speed.  This is safe because we know that
1150      the number of definition blocks is no greater than the number of
1151      basic blocks, which is the initial capacity of WORK_STACK.  */
1152   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (def_blocks, 0, bb_index, bi)
1153     work_stack.quick_push (bb_index);
1154
1155   /* Pop a block off the worklist, add every block that appears in
1156      the original block's DF that we have not already processed to
1157      the worklist.  Iterate until the worklist is empty.   Blocks
1158      which are added to the worklist are potential sites for
1159      PHI nodes.  */
1160   while (work_stack.length () > 0)
1161     {
1162       bb_index = work_stack.pop ();
1163
1164       /* Since the registration of NEW -> OLD name mappings is done
1165          separately from the call to update_ssa, when updating the SSA
1166          form, the basic blocks where new and/or old names are defined
1167          may have disappeared by CFG cleanup calls.  In this case,
1168          we may pull a non-existing block from the work stack.  */
1169       gcc_checking_assert (bb_index < (unsigned) last_basic_block);
1170
1171       EXECUTE_IF_AND_COMPL_IN_BITMAP (&dfs[bb_index], phi_insertion_points,
1172                                       0, i, bi)
1173         {
1174           work_stack.quick_push (i);
1175           bitmap_set_bit (phi_insertion_points, i);
1176         }
1177     }
1178
1179   work_stack.release ();
1180
1181   return phi_insertion_points;
1182 }
1183
1184 /* Intersection and union of preds/succs for sbitmap based data flow
1185    solvers.  All four functions defined below take the same arguments:
1186    B is the basic block to perform the operation for.  DST is the
1187    target sbitmap, i.e. the result.  SRC is an sbitmap vector of size
1188    last_basic_block so that it can be indexed with basic block indices.
1189    DST may be (but does not have to be) SRC[B->index].  */
1190
1191 /* Set the bitmap DST to the intersection of SRC of successors of
1192    basic block B.  */
1193
1194 void
1195 bitmap_intersection_of_succs (sbitmap dst, sbitmap *src, basic_block b)
1196 {
1197   unsigned int set_size = dst->size;
1198   edge e;
1199   unsigned ix;
1200
1201   gcc_assert (!dst->popcount);
1202
1203   for (e = NULL, ix = 0; ix < EDGE_COUNT (b->succs); ix++)
1204     {
1205       e = EDGE_SUCC (b, ix);
1206       if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1207         continue;
1208
1209       bitmap_copy (dst, src[e->dest->index]);
1210       break;
1211     }
1212
1213   if (e == 0)
1214     bitmap_ones (dst);
1215   else
1216     for (++ix; ix < EDGE_COUNT (b->succs); ix++)
1217       {
1218         unsigned int i;
1219         SBITMAP_ELT_TYPE *p, *r;
1220
1221         e = EDGE_SUCC (b, ix);
1222         if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1223           continue;
1224
1225         p = src[e->dest->index]->elms;
1226         r = dst->elms;
1227         for (i = 0; i < set_size; i++)
1228           *r++ &= *p++;
1229       }
1230 }
1231
1232 /* Set the bitmap DST to the intersection of SRC of predecessors of
1233    basic block B.  */
1234
1235 void
1236 bitmap_intersection_of_preds (sbitmap dst, sbitmap *src, basic_block b)
1237 {
1238   unsigned int set_size = dst->size;
1239   edge e;
1240   unsigned ix;
1241
1242   gcc_assert (!dst->popcount);
1243
1244   for (e = NULL, ix = 0; ix < EDGE_COUNT (b->preds); ix++)
1245     {
1246       e = EDGE_PRED (b, ix);
1247       if (e->src == ENTRY_BLOCK_PTR)
1248         continue;
1249
1250       bitmap_copy (dst, src[e->src->index]);
1251       break;
1252     }
1253
1254   if (e == 0)
1255     bitmap_ones (dst);
1256   else
1257     for (++ix; ix < EDGE_COUNT (b->preds); ix++)
1258       {
1259         unsigned int i;
1260         SBITMAP_ELT_TYPE *p, *r;
1261
1262         e = EDGE_PRED (b, ix);
1263         if (e->src == ENTRY_BLOCK_PTR)
1264           continue;
1265
1266         p = src[e->src->index]->elms;
1267         r = dst->elms;
1268         for (i = 0; i < set_size; i++)
1269           *r++ &= *p++;
1270       }
1271 }
1272
1273 /* Set the bitmap DST to the union of SRC of successors of
1274    basic block B.  */
1275
1276 void
1277 bitmap_union_of_succs (sbitmap dst, sbitmap *src, basic_block b)
1278 {
1279   unsigned int set_size = dst->size;
1280   edge e;
1281   unsigned ix;
1282
1283   gcc_assert (!dst->popcount);
1284
1285   for (ix = 0; ix < EDGE_COUNT (b->succs); ix++)
1286     {
1287       e = EDGE_SUCC (b, ix);
1288       if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1289         continue;
1290
1291       bitmap_copy (dst, src[e->dest->index]);
1292       break;
1293     }
1294
1295   if (ix == EDGE_COUNT (b->succs))
1296     bitmap_clear (dst);
1297   else
1298     for (ix++; ix < EDGE_COUNT (b->succs); ix++)
1299       {
1300         unsigned int i;
1301         SBITMAP_ELT_TYPE *p, *r;
1302
1303         e = EDGE_SUCC (b, ix);
1304         if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1305           continue;
1306
1307         p = src[e->dest->index]->elms;
1308         r = dst->elms;
1309         for (i = 0; i < set_size; i++)
1310           *r++ |= *p++;
1311       }
1312 }
1313
1314 /* Set the bitmap DST to the union of SRC of predecessors of
1315    basic block B.  */
1316
1317 void
1318 bitmap_union_of_preds (sbitmap dst, sbitmap *src, basic_block b)
1319 {
1320   unsigned int set_size = dst->size;
1321   edge e;
1322   unsigned ix;
1323
1324   gcc_assert (!dst->popcount);
1325
1326   for (ix = 0; ix < EDGE_COUNT (b->preds); ix++)
1327     {
1328       e = EDGE_PRED (b, ix);
1329       if (e->src== ENTRY_BLOCK_PTR)
1330         continue;
1331
1332       bitmap_copy (dst, src[e->src->index]);
1333       break;
1334     }
1335
1336   if (ix == EDGE_COUNT (b->preds))
1337     bitmap_clear (dst);
1338   else
1339     for (ix++; ix < EDGE_COUNT (b->preds); ix++)
1340       {
1341         unsigned int i;
1342         SBITMAP_ELT_TYPE *p, *r;
1343
1344         e = EDGE_PRED (b, ix);
1345         if (e->src == ENTRY_BLOCK_PTR)
1346           continue;
1347
1348         p = src[e->src->index]->elms;
1349         r = dst->elms;
1350         for (i = 0; i < set_size; i++)
1351           *r++ |= *p++;
1352       }
1353 }