Backport from GCC mainline.
[platform/upstream/linaro-gcc.git] / gcc / cfgloop.c
1 /* Natural loop discovery code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000-2016 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
7 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
8 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
9 version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
12 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "backend.h"
24 #include "rtl.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "gimple.h"
27 #include "cfghooks.h"
28 #include "gimple-ssa.h"
29 #include "diagnostic-core.h"
30 #include "cfganal.h"
31 #include "cfgloop.h"
32 #include "gimple-iterator.h"
33 #include "dumpfile.h"
34
35 static void flow_loops_cfg_dump (FILE *);
36 \f
37 /* Dump loop related CFG information.  */
38
39 static void
40 flow_loops_cfg_dump (FILE *file)
41 {
42   basic_block bb;
43
44   if (!file)
45     return;
46
47   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
48     {
49       edge succ;
50       edge_iterator ei;
51
52       fprintf (file, ";; %d succs { ", bb->index);
53       FOR_EACH_EDGE (succ, ei, bb->succs)
54         fprintf (file, "%d ", succ->dest->index);
55       fprintf (file, "}\n");
56     }
57 }
58
59 /* Return nonzero if the nodes of LOOP are a subset of OUTER.  */
60
61 bool
62 flow_loop_nested_p (const struct loop *outer, const struct loop *loop)
63 {
64   unsigned odepth = loop_depth (outer);
65
66   return (loop_depth (loop) > odepth
67           && (*loop->superloops)[odepth] == outer);
68 }
69
70 /* Returns the loop such that LOOP is nested DEPTH (indexed from zero)
71    loops within LOOP.  */
72
73 struct loop *
74 superloop_at_depth (struct loop *loop, unsigned depth)
75 {
76   unsigned ldepth = loop_depth (loop);
77
78   gcc_assert (depth <= ldepth);
79
80   if (depth == ldepth)
81     return loop;
82
83   return (*loop->superloops)[depth];
84 }
85
86 /* Returns the list of the latch edges of LOOP.  */
87
88 static vec<edge> 
89 get_loop_latch_edges (const struct loop *loop)
90 {
91   edge_iterator ei;
92   edge e;
93   vec<edge> ret = vNULL;
94
95   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
96     {
97       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->src, loop->header))
98         ret.safe_push (e);
99     }
100
101   return ret;
102 }
103
104 /* Dump the loop information specified by LOOP to the stream FILE
105    using auxiliary dump callback function LOOP_DUMP_AUX if non null.  */
106
107 void
108 flow_loop_dump (const struct loop *loop, FILE *file,
109                 void (*loop_dump_aux) (const struct loop *, FILE *, int),
110                 int verbose)
111 {
112   basic_block *bbs;
113   unsigned i;
114   vec<edge> latches;
115   edge e;
116
117   if (! loop || ! loop->header)
118     return;
119
120   fprintf (file, ";;\n;; Loop %d\n", loop->num);
121
122   fprintf (file, ";;  header %d, ", loop->header->index);
123   if (loop->latch)
124     fprintf (file, "latch %d\n", loop->latch->index);
125   else
126     {
127       fprintf (file, "multiple latches:");
128       latches = get_loop_latch_edges (loop);
129       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
130         fprintf (file, " %d", e->src->index);
131       latches.release ();
132       fprintf (file, "\n");
133     }
134
135   fprintf (file, ";;  depth %d, outer %ld\n",
136            loop_depth (loop), (long) (loop_outer (loop)
137                                       ? loop_outer (loop)->num : -1));
138
139   fprintf (file, ";;  nodes:");
140   bbs = get_loop_body (loop);
141   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
142     fprintf (file, " %d", bbs[i]->index);
143   free (bbs);
144   fprintf (file, "\n");
145
146   if (loop_dump_aux)
147     loop_dump_aux (loop, file, verbose);
148 }
149
150 /* Dump the loop information about loops to the stream FILE,
151    using auxiliary dump callback function LOOP_DUMP_AUX if non null.  */
152
153 void
154 flow_loops_dump (FILE *file, void (*loop_dump_aux) (const struct loop *, FILE *, int), int verbose)
155 {
156   struct loop *loop;
157
158   if (!current_loops || ! file)
159     return;
160
161   fprintf (file, ";; %d loops found\n", number_of_loops (cfun));
162
163   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_INCLUDE_ROOT)
164     {
165       flow_loop_dump (loop, file, loop_dump_aux, verbose);
166     }
167
168   if (verbose)
169     flow_loops_cfg_dump (file);
170 }
171
172 /* Free data allocated for LOOP.  */
173
174 void
175 flow_loop_free (struct loop *loop)
176 {
177   struct loop_exit *exit, *next;
178
179   vec_free (loop->superloops);
180
181   /* Break the list of the loop exit records.  They will be freed when the
182      corresponding edge is rescanned or removed, and this avoids
183      accessing the (already released) head of the list stored in the
184      loop structure.  */
185   for (exit = loop->exits->next; exit != loop->exits; exit = next)
186     {
187       next = exit->next;
188       exit->next = exit;
189       exit->prev = exit;
190     }
191
192   ggc_free (loop->exits);
193   ggc_free (loop);
194 }
195
196 /* Free all the memory allocated for LOOPS.  */
197
198 void
199 flow_loops_free (struct loops *loops)
200 {
201   if (loops->larray)
202     {
203       unsigned i;
204       loop_p loop;
205
206       /* Free the loop descriptors.  */
207       FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loops->larray, i, loop)
208         {
209           if (!loop)
210             continue;
211
212           flow_loop_free (loop);
213         }
214
215       vec_free (loops->larray);
216     }
217 }
218
219 /* Find the nodes contained within the LOOP with header HEADER.
220    Return the number of nodes within the loop.  */
221
222 int
223 flow_loop_nodes_find (basic_block header, struct loop *loop)
224 {
225   vec<basic_block> stack = vNULL;
226   int num_nodes = 1;
227   edge latch;
228   edge_iterator latch_ei;
229
230   header->loop_father = loop;
231
232   FOR_EACH_EDGE (latch, latch_ei, loop->header->preds)
233     {
234       if (latch->src->loop_father == loop
235           || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, loop->header))
236         continue;
237
238       num_nodes++;
239       stack.safe_push (latch->src);
240       latch->src->loop_father = loop;
241
242       while (!stack.is_empty ())
243         {
244           basic_block node;
245           edge e;
246           edge_iterator ei;
247
248           node = stack.pop ();
249
250           FOR_EACH_EDGE (e, ei, node->preds)
251             {
252               basic_block ancestor = e->src;
253
254               if (ancestor->loop_father != loop)
255                 {
256                   ancestor->loop_father = loop;
257                   num_nodes++;
258                   stack.safe_push (ancestor);
259                 }
260             }
261         }
262     }
263   stack.release ();
264
265   return num_nodes;
266 }
267
268 /* Records the vector of superloops of the loop LOOP, whose immediate
269    superloop is FATHER.  */
270
271 static void
272 establish_preds (struct loop *loop, struct loop *father)
273 {
274   loop_p ploop;
275   unsigned depth = loop_depth (father) + 1;
276   unsigned i;
277
278   loop->superloops = 0;
279   vec_alloc (loop->superloops, depth);
280   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (father->superloops, i, ploop)
281     loop->superloops->quick_push (ploop);
282   loop->superloops->quick_push (father);
283
284   for (ploop = loop->inner; ploop; ploop = ploop->next)
285     establish_preds (ploop, loop);
286 }
287
288 /* Add LOOP to the loop hierarchy tree where FATHER is father of the
289    added loop.  If LOOP has some children, take care of that their
290    pred field will be initialized correctly.  */
291
292 void
293 flow_loop_tree_node_add (struct loop *father, struct loop *loop)
294 {
295   loop->next = father->inner;
296   father->inner = loop;
297
298   establish_preds (loop, father);
299 }
300
301 /* Remove LOOP from the loop hierarchy tree.  */
302
303 void
304 flow_loop_tree_node_remove (struct loop *loop)
305 {
306   struct loop *prev, *father;
307
308   father = loop_outer (loop);
309
310   /* Remove loop from the list of sons.  */
311   if (father->inner == loop)
312     father->inner = loop->next;
313   else
314     {
315       for (prev = father->inner; prev->next != loop; prev = prev->next)
316         continue;
317       prev->next = loop->next;
318     }
319
320   loop->superloops = NULL;
321 }
322
323 /* Allocates and returns new loop structure.  */
324
325 struct loop *
326 alloc_loop (void)
327 {
328   struct loop *loop = ggc_cleared_alloc<struct loop> ();
329
330   loop->exits = ggc_cleared_alloc<loop_exit> ();
331   loop->exits->next = loop->exits->prev = loop->exits;
332   loop->can_be_parallel = false;
333   loop->nb_iterations_upper_bound = 0;
334   loop->nb_iterations_estimate = 0;
335   return loop;
336 }
337
338 /* Initializes loops structure LOOPS, reserving place for NUM_LOOPS loops
339    (including the root of the loop tree).  */
340
341 void
342 init_loops_structure (struct function *fn,
343                       struct loops *loops, unsigned num_loops)
344 {
345   struct loop *root;
346
347   memset (loops, 0, sizeof *loops);
348   vec_alloc (loops->larray, num_loops);
349
350   /* Dummy loop containing whole function.  */
351   root = alloc_loop ();
352   root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (fn);
353   root->latch = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
354   root->header = ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
355   ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
356   EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
357
358   loops->larray->quick_push (root);
359   loops->tree_root = root;
360 }
361
362 /* Returns whether HEADER is a loop header.  */
363
364 bool
365 bb_loop_header_p (basic_block header)
366 {
367   edge_iterator ei;
368   edge e;
369
370   /* If we have an abnormal predecessor, do not consider the
371      loop (not worth the problems).  */
372   if (bb_has_abnormal_pred (header))
373     return false;
374
375   /* Look for back edges where a predecessor is dominated
376      by this block.  A natural loop has a single entry
377      node (header) that dominates all the nodes in the
378      loop.  It also has single back edge to the header
379      from a latch node.  */
380   FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
381     {
382       basic_block latch = e->src;
383       if (latch != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
384           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch, header))
385         return true;
386     }
387
388   return false;
389 }
390
391 /* Find all the natural loops in the function and save in LOOPS structure and
392    recalculate loop_father information in basic block structures.
393    If LOOPS is non-NULL then the loop structures for already recorded loops
394    will be re-used and their number will not change.  We assume that no
395    stale loops exist in LOOPS.
396    When LOOPS is NULL it is allocated and re-built from scratch.
397    Return the built LOOPS structure.  */
398
399 struct loops *
400 flow_loops_find (struct loops *loops)
401 {
402   bool from_scratch = (loops == NULL);
403   int *rc_order;
404   int b;
405   unsigned i;
406
407   /* Ensure that the dominators are computed.  */
408   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
409
410   if (!loops)
411     {
412       loops = ggc_cleared_alloc<struct loops> ();
413       init_loops_structure (cfun, loops, 1);
414     }
415
416   /* Ensure that loop exits were released.  */
417   gcc_assert (loops->exits == NULL);
418
419   /* Taking care of this degenerate case makes the rest of
420      this code simpler.  */
421   if (n_basic_blocks_for_fn (cfun) == NUM_FIXED_BLOCKS)
422     return loops;
423
424   /* The root loop node contains all basic-blocks.  */
425   loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (cfun);
426
427   /* Compute depth first search order of the CFG so that outer
428      natural loops will be found before inner natural loops.  */
429   rc_order = XNEWVEC (int, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
430   pre_and_rev_post_order_compute (NULL, rc_order, false);
431
432   /* Gather all loop headers in reverse completion order and allocate
433      loop structures for loops that are not already present.  */
434   auto_vec<loop_p> larray (loops->larray->length ());
435   for (b = 0; b < n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS; b++)
436     {
437       basic_block header = BASIC_BLOCK_FOR_FN (cfun, rc_order[b]);
438       if (bb_loop_header_p (header))
439         {
440           struct loop *loop;
441
442           /* The current active loop tree has valid loop-fathers for
443              header blocks.  */
444           if (!from_scratch
445               && header->loop_father->header == header)
446             {
447               loop = header->loop_father;
448               /* If we found an existing loop remove it from the
449                  loop tree.  It is going to be inserted again
450                  below.  */
451               flow_loop_tree_node_remove (loop);
452             }
453           else
454             {
455               /* Otherwise allocate a new loop structure for the loop.  */
456               loop = alloc_loop ();
457               /* ???  We could re-use unused loop slots here.  */
458               loop->num = loops->larray->length ();
459               vec_safe_push (loops->larray, loop);
460               loop->header = header;
461
462               if (!from_scratch
463                   && dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
464                 fprintf (dump_file, "flow_loops_find: discovered new "
465                          "loop %d with header %d\n",
466                          loop->num, header->index);
467             }
468           /* Reset latch, we recompute it below.  */
469           loop->latch = NULL;
470           larray.safe_push (loop);
471         }
472
473       /* Make blocks part of the loop root node at start.  */
474       header->loop_father = loops->tree_root;
475     }
476
477   free (rc_order);
478
479   /* Now iterate over the loops found, insert them into the loop tree
480      and assign basic-block ownership.  */
481   for (i = 0; i < larray.length (); ++i)
482     {
483       struct loop *loop = larray[i];
484       basic_block header = loop->header;
485       edge_iterator ei;
486       edge e;
487
488       flow_loop_tree_node_add (header->loop_father, loop);
489       loop->num_nodes = flow_loop_nodes_find (loop->header, loop);
490
491       /* Look for the latch for this header block, if it has just a
492          single one.  */
493       FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
494         {
495           basic_block latch = e->src;
496
497           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, latch))
498             {
499               if (loop->latch != NULL)
500                 {
501                   /* More than one latch edge.  */
502                   loop->latch = NULL;
503                   break;
504                 }
505               loop->latch = latch;
506             }
507         }
508     }
509
510   return loops;
511 }
512
513 /* Ratio of frequencies of edges so that one of more latch edges is
514    considered to belong to inner loop with same header.  */
515 #define HEAVY_EDGE_RATIO 8
516
517 /* Minimum number of samples for that we apply
518    find_subloop_latch_edge_by_profile heuristics.  */
519 #define HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES 10
520
521 /* If the profile info is available, finds an edge in LATCHES that much more
522    frequent than the remaining edges.  Returns such an edge, or NULL if we do
523    not find one.
524
525    We do not use guessed profile here, only the measured one.  The guessed
526    profile is usually too flat and unreliable for this (and it is mostly based
527    on the loop structure of the program, so it does not make much sense to
528    derive the loop structure from it).  */
529
530 static edge
531 find_subloop_latch_edge_by_profile (vec<edge> latches)
532 {
533   unsigned i;
534   edge e, me = NULL;
535   gcov_type mcount = 0, tcount = 0;
536
537   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
538     {
539       if (e->count > mcount)
540         {
541           me = e;
542           mcount = e->count;
543         }
544       tcount += e->count;
545     }
546
547   if (tcount < HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES
548       || (tcount - mcount) * HEAVY_EDGE_RATIO > tcount)
549     return NULL;
550
551   if (dump_file)
552     fprintf (dump_file,
553              "Found latch edge %d -> %d using profile information.\n",
554              me->src->index, me->dest->index);
555   return me;
556 }
557
558 /* Among LATCHES, guesses a latch edge of LOOP corresponding to subloop, based
559    on the structure of induction variables.  Returns this edge, or NULL if we
560    do not find any.
561
562    We are quite conservative, and look just for an obvious simple innermost
563    loop (which is the case where we would lose the most performance by not
564    disambiguating the loop).  More precisely, we look for the following
565    situation: The source of the chosen latch edge dominates sources of all
566    the other latch edges.  Additionally, the header does not contain a phi node
567    such that the argument from the chosen edge is equal to the argument from
568    another edge.  */
569
570 static edge
571 find_subloop_latch_edge_by_ivs (struct loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED, vec<edge> latches)
572 {
573   edge e, latch = latches[0];
574   unsigned i;
575   gphi *phi;
576   gphi_iterator psi;
577   tree lop;
578   basic_block bb;
579
580   /* Find the candidate for the latch edge.  */
581   for (i = 1; latches.iterate (i, &e); i++)
582     if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, e->src))
583       latch = e;
584
585   /* Verify that it dominates all the latch edges.  */
586   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
587     if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->src, latch->src))
588       return NULL;
589
590   /* Check for a phi node that would deny that this is a latch edge of
591      a subloop.  */
592   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
593     {
594       phi = psi.phi ();
595       lop = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch);
596
597       /* Ignore the values that are not changed inside the subloop.  */
598       if (TREE_CODE (lop) != SSA_NAME
599           || SSA_NAME_DEF_STMT (lop) == phi)
600         continue;
601       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (lop));
602       if (!bb || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
603         continue;
604
605       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
606         if (e != latch
607             && PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e) == lop)
608           return NULL;
609     }
610
611   if (dump_file)
612     fprintf (dump_file,
613              "Found latch edge %d -> %d using iv structure.\n",
614              latch->src->index, latch->dest->index);
615   return latch;
616 }
617
618 /* If we can determine that one of the several latch edges of LOOP behaves
619    as a latch edge of a separate subloop, returns this edge.  Otherwise
620    returns NULL.  */
621
622 static edge
623 find_subloop_latch_edge (struct loop *loop)
624 {
625   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
626   edge latch = NULL;
627
628   if (latches.length () > 1)
629     {
630       latch = find_subloop_latch_edge_by_profile (latches);
631
632       if (!latch
633           /* We consider ivs to guess the latch edge only in SSA.  Perhaps we
634              should use cfghook for this, but it is hard to imagine it would
635              be useful elsewhere.  */
636           && current_ir_type () == IR_GIMPLE)
637         latch = find_subloop_latch_edge_by_ivs (loop, latches);
638     }
639
640   latches.release ();
641   return latch;
642 }
643
644 /* Callback for make_forwarder_block.  Returns true if the edge E is marked
645    in the set MFB_REIS_SET.  */
646
647 static hash_set<edge> *mfb_reis_set;
648 static bool
649 mfb_redirect_edges_in_set (edge e)
650 {
651   return mfb_reis_set->contains (e);
652 }
653
654 /* Creates a subloop of LOOP with latch edge LATCH.  */
655
656 static void
657 form_subloop (struct loop *loop, edge latch)
658 {
659   edge_iterator ei;
660   edge e, new_entry;
661   struct loop *new_loop;
662
663   mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
664   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
665     {
666       if (e != latch)
667         mfb_reis_set->add (e);
668     }
669   new_entry = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
670                                     NULL);
671   delete mfb_reis_set;
672
673   loop->header = new_entry->src;
674
675   /* Find the blocks and subloops that belong to the new loop, and add it to
676      the appropriate place in the loop tree.  */
677   new_loop = alloc_loop ();
678   new_loop->header = new_entry->dest;
679   new_loop->latch = latch->src;
680   add_loop (new_loop, loop);
681 }
682
683 /* Make all the latch edges of LOOP to go to a single forwarder block --
684    a new latch of LOOP.  */
685
686 static void
687 merge_latch_edges (struct loop *loop)
688 {
689   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
690   edge latch, e;
691   unsigned i;
692
693   gcc_assert (latches.length () > 0);
694
695   if (latches.length () == 1)
696     loop->latch = latches[0]->src;
697   else
698     {
699       if (dump_file)
700         fprintf (dump_file, "Merged latch edges of loop %d\n", loop->num);
701
702       mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
703       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
704         mfb_reis_set->add (e);
705       latch = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
706                                     NULL);
707       delete mfb_reis_set;
708
709       loop->header = latch->dest;
710       loop->latch = latch->src;
711     }
712
713   latches.release ();
714 }
715
716 /* LOOP may have several latch edges.  Transform it into (possibly several)
717    loops with single latch edge.  */
718
719 static void
720 disambiguate_multiple_latches (struct loop *loop)
721 {
722   edge e;
723
724   /* We eliminate the multiple latches by splitting the header to the forwarder
725      block F and the rest R, and redirecting the edges.  There are two cases:
726
727      1) If there is a latch edge E that corresponds to a subloop (we guess
728         that based on profile -- if it is taken much more often than the
729         remaining edges; and on trees, using the information about induction
730         variables of the loops), we redirect E to R, all the remaining edges to
731         F, then rescan the loops and try again for the outer loop.
732      2) If there is no such edge, we redirect all latch edges to F, and the
733         entry edges to R, thus making F the single latch of the loop.  */
734
735   if (dump_file)
736     fprintf (dump_file, "Disambiguating loop %d with multiple latches\n",
737              loop->num);
738
739   /* During latch merging, we may need to redirect the entry edges to a new
740      block.  This would cause problems if the entry edge was the one from the
741      entry block.  To avoid having to handle this case specially, split
742      such entry edge.  */
743   e = find_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), loop->header);
744   if (e)
745     split_edge (e);
746
747   while (1)
748     {
749       e = find_subloop_latch_edge (loop);
750       if (!e)
751         break;
752
753       form_subloop (loop, e);
754     }
755
756   merge_latch_edges (loop);
757 }
758
759 /* Split loops with multiple latch edges.  */
760
761 void
762 disambiguate_loops_with_multiple_latches (void)
763 {
764   struct loop *loop;
765
766   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
767     {
768       if (!loop->latch)
769         disambiguate_multiple_latches (loop);
770     }
771 }
772
773 /* Return nonzero if basic block BB belongs to LOOP.  */
774 bool
775 flow_bb_inside_loop_p (const struct loop *loop, const_basic_block bb)
776 {
777   struct loop *source_loop;
778
779   if (bb == ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
780       || bb == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
781     return 0;
782
783   source_loop = bb->loop_father;
784   return loop == source_loop || flow_loop_nested_p (loop, source_loop);
785 }
786
787 /* Enumeration predicate for get_loop_body_with_size.  */
788 static bool
789 glb_enum_p (const_basic_block bb, const void *glb_loop)
790 {
791   const struct loop *const loop = (const struct loop *) glb_loop;
792   return (bb != loop->header
793           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, loop->header));
794 }
795
796 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
797    order against direction of edges from latch.  Specially, if
798    header != latch, latch is the 1-st block.  LOOP cannot be the fake
799    loop tree root, and its size must be at most MAX_SIZE.  The blocks
800    in the LOOP body are stored to BODY, and the size of the LOOP is
801    returned.  */
802
803 unsigned
804 get_loop_body_with_size (const struct loop *loop, basic_block *body,
805                          unsigned max_size)
806 {
807   return dfs_enumerate_from (loop->header, 1, glb_enum_p,
808                              body, max_size, loop);
809 }
810
811 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
812    order against direction of edges from latch.  Specially, if
813    header != latch, latch is the 1-st block.  */
814
815 basic_block *
816 get_loop_body (const struct loop *loop)
817 {
818   basic_block *body, bb;
819   unsigned tv = 0;
820
821   gcc_assert (loop->num_nodes);
822
823   body = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
824
825   if (loop->latch == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
826     {
827       /* There may be blocks unreachable from EXIT_BLOCK, hence we need to
828          special-case the fake loop that contains the whole function.  */
829       gcc_assert (loop->num_nodes == (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun));
830       body[tv++] = loop->header;
831       body[tv++] = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun);
832       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
833         body[tv++] = bb;
834     }
835   else
836     tv = get_loop_body_with_size (loop, body, loop->num_nodes);
837
838   gcc_assert (tv == loop->num_nodes);
839   return body;
840 }
841
842 /* Fills dominance descendants inside LOOP of the basic block BB into
843    array TOVISIT from index *TV.  */
844
845 static void
846 fill_sons_in_loop (const struct loop *loop, basic_block bb,
847                    basic_block *tovisit, int *tv)
848 {
849   basic_block son, postpone = NULL;
850
851   tovisit[(*tv)++] = bb;
852   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
853        son;
854        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
855     {
856       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
857         continue;
858
859       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, son))
860         {
861           postpone = son;
862           continue;
863         }
864       fill_sons_in_loop (loop, son, tovisit, tv);
865     }
866
867   if (postpone)
868     fill_sons_in_loop (loop, postpone, tovisit, tv);
869 }
870
871 /* Gets body of a LOOP (that must be different from the outermost loop)
872    sorted by dominance relation.  Additionally, if a basic block s dominates
873    the latch, then only blocks dominated by s are be after it.  */
874
875 basic_block *
876 get_loop_body_in_dom_order (const struct loop *loop)
877 {
878   basic_block *tovisit;
879   int tv;
880
881   gcc_assert (loop->num_nodes);
882
883   tovisit = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
884
885   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
886
887   tv = 0;
888   fill_sons_in_loop (loop, loop->header, tovisit, &tv);
889
890   gcc_assert (tv == (int) loop->num_nodes);
891
892   return tovisit;
893 }
894
895 /* Gets body of a LOOP sorted via provided BB_COMPARATOR.  */
896
897 basic_block *
898 get_loop_body_in_custom_order (const struct loop *loop,
899                                int (*bb_comparator) (const void *, const void *))
900 {
901   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
902
903   qsort (bbs, loop->num_nodes, sizeof (basic_block), bb_comparator);
904
905   return bbs;
906 }
907
908 /* Get body of a LOOP in breadth first sort order.  */
909
910 basic_block *
911 get_loop_body_in_bfs_order (const struct loop *loop)
912 {
913   basic_block *blocks;
914   basic_block bb;
915   bitmap visited;
916   unsigned int i = 1;
917   unsigned int vc = 0;
918
919   gcc_assert (loop->num_nodes);
920   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
921
922   blocks = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
923   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
924   blocks[0] = loop->header;
925   bitmap_set_bit (visited, loop->header->index);
926   while (i < loop->num_nodes)
927     {
928       edge e;
929       edge_iterator ei;
930       gcc_assert (i > vc);
931       bb = blocks[vc++];
932
933       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
934         {
935           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
936             {
937               /* This bb is now visited.  */
938               if (bitmap_set_bit (visited, e->dest->index))
939                 blocks[i++] = e->dest;
940             }
941         }
942     }
943
944   BITMAP_FREE (visited);
945   return blocks;
946 }
947
948 /* Hash function for struct loop_exit.  */
949
950 hashval_t
951 loop_exit_hasher::hash (loop_exit *exit)
952 {
953   return htab_hash_pointer (exit->e);
954 }
955
956 /* Equality function for struct loop_exit.  Compares with edge.  */
957
958 bool
959 loop_exit_hasher::equal (loop_exit *exit, edge e)
960 {
961   return exit->e == e;
962 }
963
964 /* Frees the list of loop exit descriptions EX.  */
965
966 void
967 loop_exit_hasher::remove (loop_exit *exit)
968 {
969   loop_exit *next;
970   for (; exit; exit = next)
971     {
972       next = exit->next_e;
973
974       exit->next->prev = exit->prev;
975       exit->prev->next = exit->next;
976
977       ggc_free (exit);
978     }
979 }
980
981 /* Returns the list of records for E as an exit of a loop.  */
982
983 static struct loop_exit *
984 get_exit_descriptions (edge e)
985 {
986   return current_loops->exits->find_with_hash (e, htab_hash_pointer (e));
987 }
988
989 /* Updates the lists of loop exits in that E appears.
990    If REMOVED is true, E is being removed, and we
991    just remove it from the lists of exits.
992    If NEW_EDGE is true and E is not a loop exit, we
993    do not try to remove it from loop exit lists.  */
994
995 void
996 rescan_loop_exit (edge e, bool new_edge, bool removed)
997 {
998   struct loop_exit *exits = NULL, *exit;
999   struct loop *aloop, *cloop;
1000
1001   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1002     return;
1003
1004   if (!removed
1005       && e->src->loop_father != NULL
1006       && e->dest->loop_father != NULL
1007       && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, e->dest))
1008     {
1009       cloop = find_common_loop (e->src->loop_father, e->dest->loop_father);
1010       for (aloop = e->src->loop_father;
1011            aloop != cloop;
1012            aloop = loop_outer (aloop))
1013         {
1014           exit = ggc_alloc<loop_exit> ();
1015           exit->e = e;
1016
1017           exit->next = aloop->exits->next;
1018           exit->prev = aloop->exits;
1019           exit->next->prev = exit;
1020           exit->prev->next = exit;
1021
1022           exit->next_e = exits;
1023           exits = exit;
1024         }
1025     }
1026
1027   if (!exits && new_edge)
1028     return;
1029
1030   loop_exit **slot
1031     = current_loops->exits->find_slot_with_hash (e, htab_hash_pointer (e),
1032                                                  exits ? INSERT : NO_INSERT);
1033   if (!slot)
1034     return;
1035
1036   if (exits)
1037     {
1038       if (*slot)
1039         loop_exit_hasher::remove (*slot);
1040       *slot = exits;
1041     }
1042   else
1043     current_loops->exits->clear_slot (slot);
1044 }
1045
1046 /* For each loop, record list of exit edges, and start maintaining these
1047    lists.  */
1048
1049 void
1050 record_loop_exits (void)
1051 {
1052   basic_block bb;
1053   edge_iterator ei;
1054   edge e;
1055
1056   if (!current_loops)
1057     return;
1058
1059   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1060     return;
1061   loops_state_set (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1062
1063   gcc_assert (current_loops->exits == NULL);
1064   current_loops->exits
1065     = hash_table<loop_exit_hasher>::create_ggc (2 * number_of_loops (cfun));
1066
1067   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1068     {
1069       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1070         {
1071           rescan_loop_exit (e, true, false);
1072         }
1073     }
1074 }
1075
1076 /* Dumps information about the exit in *SLOT to FILE.
1077    Callback for htab_traverse.  */
1078
1079 int
1080 dump_recorded_exit (loop_exit **slot, FILE *file)
1081 {
1082   struct loop_exit *exit = *slot;
1083   unsigned n = 0;
1084   edge e = exit->e;
1085
1086   for (; exit != NULL; exit = exit->next_e)
1087     n++;
1088
1089   fprintf (file, "Edge %d->%d exits %u loops\n",
1090            e->src->index, e->dest->index, n);
1091
1092   return 1;
1093 }
1094
1095 /* Dumps the recorded exits of loops to FILE.  */
1096
1097 extern void dump_recorded_exits (FILE *);
1098 void
1099 dump_recorded_exits (FILE *file)
1100 {
1101   if (!current_loops->exits)
1102     return;
1103   current_loops->exits->traverse<FILE *, dump_recorded_exit> (file);
1104 }
1105
1106 /* Releases lists of loop exits.  */
1107
1108 void
1109 release_recorded_exits (function *fn)
1110 {
1111   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS));
1112   loops_for_fn (fn)->exits->empty ();
1113   loops_for_fn (fn)->exits = NULL;
1114   loops_state_clear (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1115 }
1116
1117 /* Returns the list of the exit edges of a LOOP.  */
1118
1119 vec<edge> 
1120 get_loop_exit_edges (const struct loop *loop)
1121 {
1122   vec<edge> edges = vNULL;
1123   edge e;
1124   unsigned i;
1125   basic_block *body;
1126   edge_iterator ei;
1127   struct loop_exit *exit;
1128
1129   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1130
1131   /* If we maintain the lists of exits, use them.  Otherwise we must
1132      scan the body of the loop.  */
1133   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1134     {
1135       for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1136         edges.safe_push (exit->e);
1137     }
1138   else
1139     {
1140       body = get_loop_body (loop);
1141       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1142         FOR_EACH_EDGE (e, ei, body[i]->succs)
1143           {
1144             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1145               edges.safe_push (e);
1146           }
1147       free (body);
1148     }
1149
1150   return edges;
1151 }
1152
1153 /* Counts the number of conditional branches inside LOOP.  */
1154
1155 unsigned
1156 num_loop_branches (const struct loop *loop)
1157 {
1158   unsigned i, n;
1159   basic_block * body;
1160
1161   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1162
1163   body = get_loop_body (loop);
1164   n = 0;
1165   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1166     if (EDGE_COUNT (body[i]->succs) >= 2)
1167       n++;
1168   free (body);
1169
1170   return n;
1171 }
1172
1173 /* Adds basic block BB to LOOP.  */
1174 void
1175 add_bb_to_loop (basic_block bb, struct loop *loop)
1176 {
1177   unsigned i;
1178   loop_p ploop;
1179   edge_iterator ei;
1180   edge e;
1181
1182   gcc_assert (bb->loop_father == NULL);
1183   bb->loop_father = loop;
1184   loop->num_nodes++;
1185   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1186     ploop->num_nodes++;
1187
1188   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1189     {
1190       rescan_loop_exit (e, true, false);
1191     }
1192   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1193     {
1194       rescan_loop_exit (e, true, false);
1195     }
1196 }
1197
1198 /* Remove basic block BB from loops.  */
1199 void
1200 remove_bb_from_loops (basic_block bb)
1201 {
1202   unsigned i;
1203   struct loop *loop = bb->loop_father;
1204   loop_p ploop;
1205   edge_iterator ei;
1206   edge e;
1207
1208   gcc_assert (loop != NULL);
1209   loop->num_nodes--;
1210   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1211     ploop->num_nodes--;
1212   bb->loop_father = NULL;
1213
1214   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1215     {
1216       rescan_loop_exit (e, false, true);
1217     }
1218   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1219     {
1220       rescan_loop_exit (e, false, true);
1221     }
1222 }
1223
1224 /* Finds nearest common ancestor in loop tree for given loops.  */
1225 struct loop *
1226 find_common_loop (struct loop *loop_s, struct loop *loop_d)
1227 {
1228   unsigned sdepth, ddepth;
1229
1230   if (!loop_s) return loop_d;
1231   if (!loop_d) return loop_s;
1232
1233   sdepth = loop_depth (loop_s);
1234   ddepth = loop_depth (loop_d);
1235
1236   if (sdepth < ddepth)
1237     loop_d = (*loop_d->superloops)[sdepth];
1238   else if (sdepth > ddepth)
1239     loop_s = (*loop_s->superloops)[ddepth];
1240
1241   while (loop_s != loop_d)
1242     {
1243       loop_s = loop_outer (loop_s);
1244       loop_d = loop_outer (loop_d);
1245     }
1246   return loop_s;
1247 }
1248
1249 /* Removes LOOP from structures and frees its data.  */
1250
1251 void
1252 delete_loop (struct loop *loop)
1253 {
1254   /* Remove the loop from structure.  */
1255   flow_loop_tree_node_remove (loop);
1256
1257   /* Remove loop from loops array.  */
1258   (*current_loops->larray)[loop->num] = NULL;
1259
1260   /* Free loop data.  */
1261   flow_loop_free (loop);
1262 }
1263
1264 /* Cancels the LOOP; it must be innermost one.  */
1265
1266 static void
1267 cancel_loop (struct loop *loop)
1268 {
1269   basic_block *bbs;
1270   unsigned i;
1271   struct loop *outer = loop_outer (loop);
1272
1273   gcc_assert (!loop->inner);
1274
1275   /* Move blocks up one level (they should be removed as soon as possible).  */
1276   bbs = get_loop_body (loop);
1277   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1278     bbs[i]->loop_father = outer;
1279
1280   free (bbs);
1281   delete_loop (loop);
1282 }
1283
1284 /* Cancels LOOP and all its subloops.  */
1285 void
1286 cancel_loop_tree (struct loop *loop)
1287 {
1288   while (loop->inner)
1289     cancel_loop_tree (loop->inner);
1290   cancel_loop (loop);
1291 }
1292
1293 /* Checks that information about loops is correct
1294      -- sizes of loops are all right
1295      -- results of get_loop_body really belong to the loop
1296      -- loop header have just single entry edge and single latch edge
1297      -- loop latches have only single successor that is header of their loop
1298      -- irreducible loops are correctly marked
1299      -- the cached loop depth and loop father of each bb is correct
1300   */
1301 DEBUG_FUNCTION void
1302 verify_loop_structure (void)
1303 {
1304   unsigned *sizes, i, j;
1305   sbitmap irreds;
1306   basic_block bb, *bbs;
1307   struct loop *loop;
1308   int err = 0;
1309   edge e;
1310   unsigned num = number_of_loops (cfun);
1311   struct loop_exit *exit, *mexit;
1312   bool dom_available = dom_info_available_p (CDI_DOMINATORS);
1313   sbitmap visited;
1314
1315   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_NEED_FIXUP))
1316     {
1317       error ("loop verification on loop tree that needs fixup");
1318       err = 1;
1319     }
1320
1321   /* We need up-to-date dominators, compute or verify them.  */
1322   if (!dom_available)
1323     calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1324   else
1325     verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1326
1327   /* Check the loop tree root.  */
1328   if (current_loops->tree_root->header != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1329       || current_loops->tree_root->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1330       || (current_loops->tree_root->num_nodes
1331           != (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun)))
1332     {
1333       error ("corrupt loop tree root");
1334       err = 1;
1335     }
1336
1337   /* Check the headers.  */
1338   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1339     if (bb_loop_header_p (bb))
1340       {
1341         if (bb->loop_father->header == NULL)
1342           {
1343             error ("loop with header %d marked for removal", bb->index);
1344             err = 1;
1345           }
1346         else if (bb->loop_father->header != bb)
1347           {
1348             error ("loop with header %d not in loop tree", bb->index);
1349             err = 1;
1350           }
1351       }
1352     else if (bb->loop_father->header == bb)
1353       {
1354         error ("non-loop with header %d not marked for removal", bb->index);
1355         err = 1;
1356       }
1357
1358   /* Check the recorded loop father and sizes of loops.  */
1359   visited = sbitmap_alloc (last_basic_block_for_fn (cfun));
1360   bitmap_clear (visited);
1361   bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1362   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
1363     {
1364       unsigned n;
1365
1366       if (loop->header == NULL)
1367         {
1368           error ("removed loop %d in loop tree", loop->num);
1369           err = 1;
1370           continue;
1371         }
1372
1373       n = get_loop_body_with_size (loop, bbs, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1374       if (loop->num_nodes != n)
1375         {
1376           error ("size of loop %d should be %d, not %d",
1377                  loop->num, n, loop->num_nodes);
1378           err = 1;
1379         }
1380
1381       for (j = 0; j < n; j++)
1382         {
1383           bb = bbs[j];
1384
1385           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1386             {
1387               error ("bb %d does not belong to loop %d",
1388                      bb->index, loop->num);
1389               err = 1;
1390             }
1391
1392           /* Ignore this block if it is in an inner loop.  */
1393           if (bitmap_bit_p (visited, bb->index))
1394             continue;
1395           bitmap_set_bit (visited, bb->index);
1396
1397           if (bb->loop_father != loop)
1398             {
1399               error ("bb %d has father loop %d, should be loop %d",
1400                      bb->index, bb->loop_father->num, loop->num);
1401               err = 1;
1402             }
1403         }
1404     }
1405   free (bbs);
1406   sbitmap_free (visited);
1407
1408   /* Check headers and latches.  */
1409   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1410     {
1411       i = loop->num;
1412       if (loop->header == NULL)
1413         continue;
1414       if (!bb_loop_header_p (loop->header))
1415         {
1416           error ("loop %d%'s header is not a loop header", i);
1417           err = 1;
1418         }
1419       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS)
1420           && EDGE_COUNT (loop->header->preds) != 2)
1421         {
1422           error ("loop %d%'s header does not have exactly 2 entries", i);
1423           err = 1;
1424         }
1425       if (loop->latch)
1426         {
1427           if (!find_edge (loop->latch, loop->header))
1428             {
1429               error ("loop %d%'s latch does not have an edge to its header", i);
1430               err = 1;
1431             }
1432           if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, loop->header))
1433             {
1434               error ("loop %d%'s latch is not dominated by its header", i);
1435               err = 1;
1436             }
1437         }
1438       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
1439         {
1440           if (!single_succ_p (loop->latch))
1441             {
1442               error ("loop %d%'s latch does not have exactly 1 successor", i);
1443               err = 1;
1444             }
1445           if (single_succ (loop->latch) != loop->header)
1446             {
1447               error ("loop %d%'s latch does not have header as successor", i);
1448               err = 1;
1449             }
1450           if (loop->latch->loop_father != loop)
1451             {
1452               error ("loop %d%'s latch does not belong directly to it", i);
1453               err = 1;
1454             }
1455         }
1456       if (loop->header->loop_father != loop)
1457         {
1458           error ("loop %d%'s header does not belong directly to it", i);
1459           err = 1;
1460         }
1461       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS)
1462           && (loop_latch_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP))
1463         {
1464           error ("loop %d%'s latch is marked as part of irreducible region", i);
1465           err = 1;
1466         }
1467     }
1468
1469   /* Check irreducible loops.  */
1470   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
1471     {
1472       /* Record old info.  */
1473       irreds = sbitmap_alloc (last_basic_block_for_fn (cfun));
1474       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1475         {
1476           edge_iterator ei;
1477           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1478             bitmap_set_bit (irreds, bb->index);
1479           else
1480             bitmap_clear_bit (irreds, bb->index);
1481           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1482             if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1483               e->flags |= EDGE_ALL_FLAGS + 1;
1484         }
1485
1486       /* Recount it.  */
1487       mark_irreducible_loops ();
1488
1489       /* Compare.  */
1490       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1491         {
1492           edge_iterator ei;
1493
1494           if ((bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1495               && !bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1496             {
1497               error ("basic block %d should be marked irreducible", bb->index);
1498               err = 1;
1499             }
1500           else if (!(bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1501               && bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1502             {
1503               error ("basic block %d should not be marked irreducible", bb->index);
1504               err = 1;
1505             }
1506           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1507             {
1508               if ((e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1509                   && !(e->flags & (EDGE_ALL_FLAGS + 1)))
1510                 {
1511                   error ("edge from %d to %d should be marked irreducible",
1512                          e->src->index, e->dest->index);
1513                   err = 1;
1514                 }
1515               else if (!(e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1516                        && (e->flags & (EDGE_ALL_FLAGS + 1)))
1517                 {
1518                   error ("edge from %d to %d should not be marked irreducible",
1519                          e->src->index, e->dest->index);
1520                   err = 1;
1521                 }
1522               e->flags &= ~(EDGE_ALL_FLAGS + 1);
1523             }
1524         }
1525       free (irreds);
1526     }
1527
1528   /* Check the recorded loop exits.  */
1529   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1530     {
1531       if (!loop->exits || loop->exits->e != NULL)
1532         {
1533           error ("corrupted head of the exits list of loop %d",
1534                  loop->num);
1535           err = 1;
1536         }
1537       else
1538         {
1539           /* Check that the list forms a cycle, and all elements except
1540              for the head are nonnull.  */
1541           for (mexit = loop->exits, exit = mexit->next, i = 0;
1542                exit->e && exit != mexit;
1543                exit = exit->next)
1544             {
1545               if (i++ & 1)
1546                 mexit = mexit->next;
1547             }
1548
1549           if (exit != loop->exits)
1550             {
1551               error ("corrupted exits list of loop %d", loop->num);
1552               err = 1;
1553             }
1554         }
1555
1556       if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1557         {
1558           if (loop->exits->next != loop->exits)
1559             {
1560               error ("nonempty exits list of loop %d, but exits are not recorded",
1561                      loop->num);
1562               err = 1;
1563             }
1564         }
1565     }
1566
1567   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1568     {
1569       unsigned n_exits = 0, eloops;
1570
1571       sizes = XCNEWVEC (unsigned, num);
1572       memset (sizes, 0, sizeof (unsigned) * num);
1573       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1574         {
1575           edge_iterator ei;
1576           if (bb->loop_father == current_loops->tree_root)
1577             continue;
1578           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1579             {
1580               if (flow_bb_inside_loop_p (bb->loop_father, e->dest))
1581                 continue;
1582
1583               n_exits++;
1584               exit = get_exit_descriptions (e);
1585               if (!exit)
1586                 {
1587                   error ("exit %d->%d not recorded",
1588                          e->src->index, e->dest->index);
1589                   err = 1;
1590                 }
1591               eloops = 0;
1592               for (; exit; exit = exit->next_e)
1593                 eloops++;
1594
1595               for (loop = bb->loop_father;
1596                    loop != e->dest->loop_father
1597                    /* When a loop exit is also an entry edge which
1598                       can happen when avoiding CFG manipulations
1599                       then the last loop exited is the outer loop
1600                       of the loop entered.  */
1601                    && loop != loop_outer (e->dest->loop_father);
1602                    loop = loop_outer (loop))
1603                 {
1604                   eloops--;
1605                   sizes[loop->num]++;
1606                 }
1607
1608               if (eloops != 0)
1609                 {
1610                   error ("wrong list of exited loops for edge  %d->%d",
1611                          e->src->index, e->dest->index);
1612                   err = 1;
1613                 }
1614             }
1615         }
1616
1617       if (n_exits != current_loops->exits->elements ())
1618         {
1619           error ("too many loop exits recorded");
1620           err = 1;
1621         }
1622
1623       FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1624         {
1625           eloops = 0;
1626           for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1627             eloops++;
1628           if (eloops != sizes[loop->num])
1629             {
1630               error ("%d exits recorded for loop %d (having %d exits)",
1631                      eloops, loop->num, sizes[loop->num]);
1632               err = 1;
1633             }
1634         }
1635
1636       free (sizes);
1637     }
1638
1639   gcc_assert (!err);
1640
1641   if (!dom_available)
1642     free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1643 }
1644
1645 /* Returns latch edge of LOOP.  */
1646 edge
1647 loop_latch_edge (const struct loop *loop)
1648 {
1649   return find_edge (loop->latch, loop->header);
1650 }
1651
1652 /* Returns preheader edge of LOOP.  */
1653 edge
1654 loop_preheader_edge (const struct loop *loop)
1655 {
1656   edge e;
1657   edge_iterator ei;
1658
1659   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS));
1660
1661   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
1662     if (e->src != loop->latch)
1663       break;
1664
1665   return e;
1666 }
1667
1668 /* Returns true if E is an exit of LOOP.  */
1669
1670 bool
1671 loop_exit_edge_p (const struct loop *loop, const_edge e)
1672 {
1673   return (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->src)
1674           && !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest));
1675 }
1676
1677 /* Returns the single exit edge of LOOP, or NULL if LOOP has either no exit
1678    or more than one exit.  If loops do not have the exits recorded, NULL
1679    is returned always.  */
1680
1681 edge
1682 single_exit (const struct loop *loop)
1683 {
1684   struct loop_exit *exit = loop->exits->next;
1685
1686   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1687     return NULL;
1688
1689   if (exit->e && exit->next == loop->exits)
1690     return exit->e;
1691   else
1692     return NULL;
1693 }
1694
1695 /* Returns true when BB has an incoming edge exiting LOOP.  */
1696
1697 bool
1698 loop_exits_to_bb_p (struct loop *loop, basic_block bb)
1699 {
1700   edge e;
1701   edge_iterator ei;
1702
1703   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1704     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1705       return true;
1706
1707   return false;
1708 }
1709
1710 /* Returns true when BB has an outgoing edge exiting LOOP.  */
1711
1712 bool
1713 loop_exits_from_bb_p (struct loop *loop, basic_block bb)
1714 {
1715   edge e;
1716   edge_iterator ei;
1717
1718   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1719     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1720       return true;
1721
1722   return false;
1723 }
1724
1725 /* Return location corresponding to the loop control condition if possible.  */
1726
1727 location_t
1728 get_loop_location (struct loop *loop)
1729 {
1730   rtx_insn *insn = NULL;
1731   struct niter_desc *desc = NULL;
1732   edge exit;
1733
1734   /* For a for or while loop, we would like to return the location
1735      of the for or while statement, if possible.  To do this, look
1736      for the branch guarding the loop back-edge.  */
1737
1738   /* If this is a simple loop with an in_edge, then the loop control
1739      branch is typically at the end of its source.  */
1740   desc = get_simple_loop_desc (loop);
1741   if (desc->in_edge)
1742     {
1743       FOR_BB_INSNS_REVERSE (desc->in_edge->src, insn)
1744         {
1745           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1746             return INSN_LOCATION (insn);
1747         }
1748     }
1749   /* If loop has a single exit, then the loop control branch
1750      must be at the end of its source.  */
1751   if ((exit = single_exit (loop)))
1752     {
1753       FOR_BB_INSNS_REVERSE (exit->src, insn)
1754         {
1755           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1756             return INSN_LOCATION (insn);
1757         }
1758     }
1759   /* Next check the latch, to see if it is non-empty.  */
1760   FOR_BB_INSNS_REVERSE (loop->latch, insn)
1761     {
1762       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1763         return INSN_LOCATION (insn);
1764     }
1765   /* Finally, if none of the above identifies the loop control branch,
1766      return the first location in the loop header.  */
1767   FOR_BB_INSNS (loop->header, insn)
1768     {
1769       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1770         return INSN_LOCATION (insn);
1771     }
1772   /* If all else fails, simply return the current function location.  */
1773   return DECL_SOURCE_LOCATION (current_function_decl);
1774 }
1775
1776 /* Records that every statement in LOOP is executed I_BOUND times.
1777    REALISTIC is true if I_BOUND is expected to be close to the real number
1778    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
1779    I_BOUND times.  */
1780
1781 void
1782 record_niter_bound (struct loop *loop, const widest_int &i_bound,
1783                     bool realistic, bool upper)
1784 {
1785   /* Update the bounds only when there is no previous estimation, or when the
1786      current estimation is smaller.  */
1787   if (upper
1788       && (!loop->any_upper_bound
1789           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_upper_bound)))
1790     {
1791       loop->any_upper_bound = true;
1792       loop->nb_iterations_upper_bound = i_bound;
1793     }
1794   if (realistic
1795       && (!loop->any_estimate
1796           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_estimate)))
1797     {
1798       loop->any_estimate = true;
1799       loop->nb_iterations_estimate = i_bound;
1800     }
1801
1802   /* If an upper bound is smaller than the realistic estimate of the
1803      number of iterations, use the upper bound instead.  */
1804   if (loop->any_upper_bound
1805       && loop->any_estimate
1806       && wi::ltu_p (loop->nb_iterations_upper_bound,
1807                     loop->nb_iterations_estimate))
1808     loop->nb_iterations_estimate = loop->nb_iterations_upper_bound;
1809 }
1810
1811 /* Similar to get_estimated_loop_iterations, but returns the estimate only
1812    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
1813    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
1814
1815 HOST_WIDE_INT
1816 get_estimated_loop_iterations_int (struct loop *loop)
1817 {
1818   widest_int nit;
1819   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
1820
1821   if (!get_estimated_loop_iterations (loop, &nit))
1822     return -1;
1823
1824   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
1825     return -1;
1826   hwi_nit = nit.to_shwi ();
1827
1828   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
1829 }
1830
1831 /* Returns an upper bound on the number of executions of statements
1832    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
1833    the number of execution of the latch by one.  */
1834
1835 HOST_WIDE_INT
1836 max_stmt_executions_int (struct loop *loop)
1837 {
1838   HOST_WIDE_INT nit = get_max_loop_iterations_int (loop);
1839   HOST_WIDE_INT snit;
1840
1841   if (nit == -1)
1842     return -1;
1843
1844   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
1845
1846   /* If the computation overflows, return -1.  */
1847   return snit < 0 ? -1 : snit;
1848 }
1849
1850 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
1851    LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns false, otherwise
1852    returns true.  */
1853
1854 bool
1855 get_estimated_loop_iterations (struct loop *loop, widest_int *nit)
1856 {
1857   /* Even if the bound is not recorded, possibly we can derrive one from
1858      profile.  */
1859   if (!loop->any_estimate)
1860     {
1861       if (loop->header->count)
1862         {
1863           *nit = gcov_type_to_wide_int
1864                    (expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1);
1865           return true;
1866         }
1867       return false;
1868     }
1869
1870   *nit = loop->nb_iterations_estimate;
1871   return true;
1872 }
1873
1874 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
1875    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
1876    false, otherwise returns true.  */
1877
1878 bool
1879 get_max_loop_iterations (struct loop *loop, widest_int *nit)
1880 {
1881   if (!loop->any_upper_bound)
1882     return false;
1883
1884   *nit = loop->nb_iterations_upper_bound;
1885   return true;
1886 }
1887
1888 /* Similar to get_max_loop_iterations, but returns the estimate only
1889    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
1890    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
1891
1892 HOST_WIDE_INT
1893 get_max_loop_iterations_int (struct loop *loop)
1894 {
1895   widest_int nit;
1896   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
1897
1898   if (!get_max_loop_iterations (loop, &nit))
1899     return -1;
1900
1901   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
1902     return -1;
1903   hwi_nit = nit.to_shwi ();
1904
1905   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
1906 }
1907
1908 /* Returns the loop depth of the loop BB belongs to.  */
1909
1910 int
1911 bb_loop_depth (const_basic_block bb)
1912 {
1913   return bb->loop_father ? loop_depth (bb->loop_father) : 0;
1914 }
1915
1916 /* Marks LOOP for removal and sets LOOPS_NEED_FIXUP.  */
1917
1918 void
1919 mark_loop_for_removal (loop_p loop)
1920 {
1921   if (loop->header == NULL)
1922     return;
1923   loop->former_header = loop->header;
1924   loop->header = NULL;
1925   loop->latch = NULL;
1926   loops_state_set (LOOPS_NEED_FIXUP);
1927 }