c++: Simplify tsubst_friend_function
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / cfgloop.c
1 /* Natural loop discovery code for GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000-2020 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 class loop *outer, const class 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 class loop *
74 superloop_at_depth (class 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 class 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 class loop *loop, FILE *file,
109                 void (*loop_dump_aux) (const class loop *, FILE *, int),
110                 int verbose)
111 {
112   basic_block *bbs;
113   unsigned i;
114   vec<edge> latches;
115   edge e;
116
117   if (! loop || ! loop->header)
118     return;
119
120   fprintf (file, ";;\n;; Loop %d\n", loop->num);
121
122   fprintf (file, ";;  header %d, ", loop->header->index);
123   if (loop->latch)
124     fprintf (file, "latch %d\n", loop->latch->index);
125   else
126     {
127       fprintf (file, "multiple latches:");
128       latches = get_loop_latch_edges (loop);
129       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
130         fprintf (file, " %d", e->src->index);
131       latches.release ();
132       fprintf (file, "\n");
133     }
134
135   fprintf (file, ";;  depth %d, outer %ld\n",
136            loop_depth (loop), (long) (loop_outer (loop)
137                                       ? loop_outer (loop)->num : -1));
138
139   if (loop->latch)
140     {
141       bool read_profile_p;
142       gcov_type nit = expected_loop_iterations_unbounded (loop, &read_profile_p);
143       if (read_profile_p && !loop->any_estimate)
144         fprintf (file, ";;  profile-based iteration count: %" PRIu64 "\n",
145                  (uint64_t) nit);
146     }
147
148   fprintf (file, ";;  nodes:");
149   bbs = get_loop_body (loop);
150   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
151     fprintf (file, " %d", bbs[i]->index);
152   free (bbs);
153   fprintf (file, "\n");
154
155   if (loop_dump_aux)
156     loop_dump_aux (loop, file, verbose);
157 }
158
159 /* Dump the loop information about loops to the stream FILE,
160    using auxiliary dump callback function LOOP_DUMP_AUX if non null.  */
161
162 void
163 flow_loops_dump (FILE *file, void (*loop_dump_aux) (const class loop *, FILE *, int), int verbose)
164 {
165   class loop *loop;
166
167   if (!current_loops || ! file)
168     return;
169
170   fprintf (file, ";; %d loops found\n", number_of_loops (cfun));
171
172   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_INCLUDE_ROOT)
173     {
174       flow_loop_dump (loop, file, loop_dump_aux, verbose);
175     }
176
177   if (verbose)
178     flow_loops_cfg_dump (file);
179 }
180
181 /* Free data allocated for LOOP.  */
182
183 void
184 flow_loop_free (class loop *loop)
185 {
186   struct loop_exit *exit, *next;
187
188   vec_free (loop->superloops);
189
190   /* Break the list of the loop exit records.  They will be freed when the
191      corresponding edge is rescanned or removed, and this avoids
192      accessing the (already released) head of the list stored in the
193      loop structure.  */
194   for (exit = loop->exits->next; exit != loop->exits; exit = next)
195     {
196       next = exit->next;
197       exit->next = exit;
198       exit->prev = exit;
199     }
200
201   ggc_free (loop->exits);
202   ggc_free (loop);
203 }
204
205 /* Free all the memory allocated for LOOPS.  */
206
207 void
208 flow_loops_free (struct loops *loops)
209 {
210   if (loops->larray)
211     {
212       unsigned i;
213       loop_p loop;
214
215       /* Free the loop descriptors.  */
216       FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loops->larray, i, loop)
217         {
218           if (!loop)
219             continue;
220
221           flow_loop_free (loop);
222         }
223
224       vec_free (loops->larray);
225     }
226 }
227
228 /* Find the nodes contained within the LOOP with header HEADER.
229    Return the number of nodes within the loop.  */
230
231 int
232 flow_loop_nodes_find (basic_block header, class loop *loop)
233 {
234   vec<basic_block> stack = vNULL;
235   int num_nodes = 1;
236   edge latch;
237   edge_iterator latch_ei;
238
239   header->loop_father = loop;
240
241   FOR_EACH_EDGE (latch, latch_ei, loop->header->preds)
242     {
243       if (latch->src->loop_father == loop
244           || !dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, loop->header))
245         continue;
246
247       num_nodes++;
248       stack.safe_push (latch->src);
249       latch->src->loop_father = loop;
250
251       while (!stack.is_empty ())
252         {
253           basic_block node;
254           edge e;
255           edge_iterator ei;
256
257           node = stack.pop ();
258
259           FOR_EACH_EDGE (e, ei, node->preds)
260             {
261               basic_block ancestor = e->src;
262
263               if (ancestor->loop_father != loop)
264                 {
265                   ancestor->loop_father = loop;
266                   num_nodes++;
267                   stack.safe_push (ancestor);
268                 }
269             }
270         }
271     }
272   stack.release ();
273
274   return num_nodes;
275 }
276
277 /* Records the vector of superloops of the loop LOOP, whose immediate
278    superloop is FATHER.  */
279
280 static void
281 establish_preds (class loop *loop, class loop *father)
282 {
283   loop_p ploop;
284   unsigned depth = loop_depth (father) + 1;
285   unsigned i;
286
287   loop->superloops = 0;
288   vec_alloc (loop->superloops, depth);
289   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (father->superloops, i, ploop)
290     loop->superloops->quick_push (ploop);
291   loop->superloops->quick_push (father);
292
293   for (ploop = loop->inner; ploop; ploop = ploop->next)
294     establish_preds (ploop, loop);
295 }
296
297 /* Add LOOP to the loop hierarchy tree where FATHER is father of the
298    added loop.  If LOOP has some children, take care of that their
299    pred field will be initialized correctly.  If AFTER is non-null
300    then it's expected it's a pointer into FATHERs inner sibling
301    list and LOOP is added behind AFTER, otherwise it's added in front
302    of FATHERs siblings.  */
303
304 void
305 flow_loop_tree_node_add (class loop *father, class loop *loop,
306                          class loop *after)
307 {
308   if (after)
309     {
310       loop->next = after->next;
311       after->next = loop;
312     }
313   else
314     {
315       loop->next = father->inner;
316       father->inner = loop;
317     }
318
319   establish_preds (loop, father);
320 }
321
322 /* Remove LOOP from the loop hierarchy tree.  */
323
324 void
325 flow_loop_tree_node_remove (class loop *loop)
326 {
327   class loop *prev, *father;
328
329   father = loop_outer (loop);
330
331   /* Remove loop from the list of sons.  */
332   if (father->inner == loop)
333     father->inner = loop->next;
334   else
335     {
336       for (prev = father->inner; prev->next != loop; prev = prev->next)
337         continue;
338       prev->next = loop->next;
339     }
340
341   loop->superloops = NULL;
342 }
343
344 /* Allocates and returns new loop structure.  */
345
346 class loop *
347 alloc_loop (void)
348 {
349   class loop *loop = ggc_cleared_alloc<class loop> ();
350
351   loop->exits = ggc_cleared_alloc<loop_exit> ();
352   loop->exits->next = loop->exits->prev = loop->exits;
353   loop->can_be_parallel = false;
354   loop->constraints = 0;
355   loop->nb_iterations_upper_bound = 0;
356   loop->nb_iterations_likely_upper_bound = 0;
357   loop->nb_iterations_estimate = 0;
358   return loop;
359 }
360
361 /* Initializes loops structure LOOPS, reserving place for NUM_LOOPS loops
362    (including the root of the loop tree).  */
363
364 void
365 init_loops_structure (struct function *fn,
366                       struct loops *loops, unsigned num_loops)
367 {
368   class loop *root;
369
370   memset (loops, 0, sizeof *loops);
371   vec_alloc (loops->larray, num_loops);
372
373   /* Dummy loop containing whole function.  */
374   root = alloc_loop ();
375   root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (fn);
376   root->latch = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
377   root->header = ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn);
378   ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
379   EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (fn)->loop_father = root;
380
381   loops->larray->quick_push (root);
382   loops->tree_root = root;
383 }
384
385 /* Returns whether HEADER is a loop header.  */
386
387 bool
388 bb_loop_header_p (basic_block header)
389 {
390   edge_iterator ei;
391   edge e;
392
393   /* If we have an abnormal predecessor, do not consider the
394      loop (not worth the problems).  */
395   if (bb_has_abnormal_pred (header))
396     return false;
397
398   /* Look for back edges where a predecessor is dominated
399      by this block.  A natural loop has a single entry
400      node (header) that dominates all the nodes in the
401      loop.  It also has single back edge to the header
402      from a latch node.  */
403   FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
404     {
405       basic_block latch = e->src;
406       if (latch != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
407           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch, header))
408         return true;
409     }
410
411   return false;
412 }
413
414 /* Find all the natural loops in the function and save in LOOPS structure and
415    recalculate loop_father information in basic block structures.
416    If LOOPS is non-NULL then the loop structures for already recorded loops
417    will be re-used and their number will not change.  We assume that no
418    stale loops exist in LOOPS.
419    When LOOPS is NULL it is allocated and re-built from scratch.
420    Return the built LOOPS structure.  */
421
422 struct loops *
423 flow_loops_find (struct loops *loops)
424 {
425   bool from_scratch = (loops == NULL);
426   int *rc_order;
427   int b;
428   unsigned i;
429
430   /* Ensure that the dominators are computed.  */
431   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
432
433   if (!loops)
434     {
435       loops = ggc_cleared_alloc<struct loops> ();
436       init_loops_structure (cfun, loops, 1);
437     }
438
439   /* Ensure that loop exits were released.  */
440   gcc_assert (loops->exits == NULL);
441
442   /* Taking care of this degenerate case makes the rest of
443      this code simpler.  */
444   if (n_basic_blocks_for_fn (cfun) == NUM_FIXED_BLOCKS)
445     return loops;
446
447   /* The root loop node contains all basic-blocks.  */
448   loops->tree_root->num_nodes = n_basic_blocks_for_fn (cfun);
449
450   /* Compute depth first search order of the CFG so that outer
451      natural loops will be found before inner natural loops.  */
452   rc_order = XNEWVEC (int, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
453   pre_and_rev_post_order_compute (NULL, rc_order, false);
454
455   /* Gather all loop headers in reverse completion order and allocate
456      loop structures for loops that are not already present.  */
457   auto_vec<loop_p> larray (loops->larray->length ());
458   for (b = 0; b < n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS; b++)
459     {
460       basic_block header = BASIC_BLOCK_FOR_FN (cfun, rc_order[b]);
461       if (bb_loop_header_p (header))
462         {
463           class loop *loop;
464
465           /* The current active loop tree has valid loop-fathers for
466              header blocks.  */
467           if (!from_scratch
468               && header->loop_father->header == header)
469             {
470               loop = header->loop_father;
471               /* If we found an existing loop remove it from the
472                  loop tree.  It is going to be inserted again
473                  below.  */
474               flow_loop_tree_node_remove (loop);
475             }
476           else
477             {
478               /* Otherwise allocate a new loop structure for the loop.  */
479               loop = alloc_loop ();
480               /* ???  We could re-use unused loop slots here.  */
481               loop->num = loops->larray->length ();
482               vec_safe_push (loops->larray, loop);
483               loop->header = header;
484
485               if (!from_scratch
486                   && dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
487                 fprintf (dump_file, "flow_loops_find: discovered new "
488                          "loop %d with header %d\n",
489                          loop->num, header->index);
490             }
491           /* Reset latch, we recompute it below.  */
492           loop->latch = NULL;
493           larray.safe_push (loop);
494         }
495
496       /* Make blocks part of the loop root node at start.  */
497       header->loop_father = loops->tree_root;
498     }
499
500   free (rc_order);
501
502   /* Now iterate over the loops found, insert them into the loop tree
503      and assign basic-block ownership.  */
504   for (i = 0; i < larray.length (); ++i)
505     {
506       class loop *loop = larray[i];
507       basic_block header = loop->header;
508       edge_iterator ei;
509       edge e;
510
511       flow_loop_tree_node_add (header->loop_father, loop);
512       loop->num_nodes = flow_loop_nodes_find (loop->header, loop);
513
514       /* Look for the latch for this header block, if it has just a
515          single one.  */
516       FOR_EACH_EDGE (e, ei, header->preds)
517         {
518           basic_block latch = e->src;
519
520           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, latch))
521             {
522               if (loop->latch != NULL)
523                 {
524                   /* More than one latch edge.  */
525                   loop->latch = NULL;
526                   break;
527                 }
528               loop->latch = latch;
529             }
530         }
531     }
532
533   return loops;
534 }
535
536 /* qsort helper for sort_sibling_loops.  */
537
538 static int *sort_sibling_loops_cmp_rpo;
539 static int
540 sort_sibling_loops_cmp (const void *la_, const void *lb_)
541 {
542   const class loop *la = *(const class loop * const *)la_;
543   const class loop *lb = *(const class loop * const *)lb_;
544   return (sort_sibling_loops_cmp_rpo[la->header->index]
545           - sort_sibling_loops_cmp_rpo[lb->header->index]);
546 }
547
548 /* Sort sibling loops in RPO order.  */
549
550 void
551 sort_sibling_loops (function *fn)
552 {
553   /* Match flow_loops_find in the order we sort sibling loops.  */
554   sort_sibling_loops_cmp_rpo = XNEWVEC (int, last_basic_block_for_fn (cfun));
555   int *rc_order = XNEWVEC (int, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
556   pre_and_rev_post_order_compute_fn (fn, NULL, rc_order, false);
557   for (int i = 0; i < n_basic_blocks_for_fn (cfun) - NUM_FIXED_BLOCKS; ++i)
558     sort_sibling_loops_cmp_rpo[rc_order[i]] = i;
559   free (rc_order);
560
561   auto_vec<loop_p, 3> siblings;
562   loop_p loop;
563   FOR_EACH_LOOP_FN (fn, loop, LI_INCLUDE_ROOT)
564     if (loop->inner && loop->inner->next)
565       {
566         loop_p sibling = loop->inner;
567         do
568           {
569             siblings.safe_push (sibling);
570             sibling = sibling->next;
571           }
572         while (sibling);
573         siblings.qsort (sort_sibling_loops_cmp);
574         loop_p *siblingp = &loop->inner;
575         for (unsigned i = 0; i < siblings.length (); ++i)
576           {
577             *siblingp = siblings[i];
578             siblingp = &(*siblingp)->next;
579           }
580         *siblingp = NULL;
581         siblings.truncate (0);
582       }
583
584   free (sort_sibling_loops_cmp_rpo);
585   sort_sibling_loops_cmp_rpo = NULL;
586 }
587
588 /* Ratio of frequencies of edges so that one of more latch edges is
589    considered to belong to inner loop with same header.  */
590 #define HEAVY_EDGE_RATIO 8
591
592 /* Minimum number of samples for that we apply
593    find_subloop_latch_edge_by_profile heuristics.  */
594 #define HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES 10
595
596 /* If the profile info is available, finds an edge in LATCHES that much more
597    frequent than the remaining edges.  Returns such an edge, or NULL if we do
598    not find one.
599
600    We do not use guessed profile here, only the measured one.  The guessed
601    profile is usually too flat and unreliable for this (and it is mostly based
602    on the loop structure of the program, so it does not make much sense to
603    derive the loop structure from it).  */
604
605 static edge
606 find_subloop_latch_edge_by_profile (vec<edge> latches)
607 {
608   unsigned i;
609   edge e, me = NULL;
610   profile_count mcount = profile_count::zero (), tcount = profile_count::zero ();
611
612   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
613     {
614       if (e->count ()> mcount)
615         {
616           me = e;
617           mcount = e->count();
618         }
619       tcount += e->count();
620     }
621
622   if (!tcount.initialized_p () || !(tcount.ipa () > HEAVY_EDGE_MIN_SAMPLES)
623       || (tcount - mcount).apply_scale (HEAVY_EDGE_RATIO, 1) > tcount)
624     return NULL;
625
626   if (dump_file)
627     fprintf (dump_file,
628              "Found latch edge %d -> %d using profile information.\n",
629              me->src->index, me->dest->index);
630   return me;
631 }
632
633 /* Among LATCHES, guesses a latch edge of LOOP corresponding to subloop, based
634    on the structure of induction variables.  Returns this edge, or NULL if we
635    do not find any.
636
637    We are quite conservative, and look just for an obvious simple innermost
638    loop (which is the case where we would lose the most performance by not
639    disambiguating the loop).  More precisely, we look for the following
640    situation: The source of the chosen latch edge dominates sources of all
641    the other latch edges.  Additionally, the header does not contain a phi node
642    such that the argument from the chosen edge is equal to the argument from
643    another edge.  */
644
645 static edge
646 find_subloop_latch_edge_by_ivs (class loop *loop ATTRIBUTE_UNUSED, vec<edge> latches)
647 {
648   edge e, latch = latches[0];
649   unsigned i;
650   gphi *phi;
651   gphi_iterator psi;
652   tree lop;
653   basic_block bb;
654
655   /* Find the candidate for the latch edge.  */
656   for (i = 1; latches.iterate (i, &e); i++)
657     if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, latch->src, e->src))
658       latch = e;
659
660   /* Verify that it dominates all the latch edges.  */
661   FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
662     if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->src, latch->src))
663       return NULL;
664
665   /* Check for a phi node that would deny that this is a latch edge of
666      a subloop.  */
667   for (psi = gsi_start_phis (loop->header); !gsi_end_p (psi); gsi_next (&psi))
668     {
669       phi = psi.phi ();
670       lop = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, latch);
671
672       /* Ignore the values that are not changed inside the subloop.  */
673       if (TREE_CODE (lop) != SSA_NAME
674           || SSA_NAME_DEF_STMT (lop) == phi)
675         continue;
676       bb = gimple_bb (SSA_NAME_DEF_STMT (lop));
677       if (!bb || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
678         continue;
679
680       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
681         if (e != latch
682             && PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, e) == lop)
683           return NULL;
684     }
685
686   if (dump_file)
687     fprintf (dump_file,
688              "Found latch edge %d -> %d using iv structure.\n",
689              latch->src->index, latch->dest->index);
690   return latch;
691 }
692
693 /* If we can determine that one of the several latch edges of LOOP behaves
694    as a latch edge of a separate subloop, returns this edge.  Otherwise
695    returns NULL.  */
696
697 static edge
698 find_subloop_latch_edge (class loop *loop)
699 {
700   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
701   edge latch = NULL;
702
703   if (latches.length () > 1)
704     {
705       latch = find_subloop_latch_edge_by_profile (latches);
706
707       if (!latch
708           /* We consider ivs to guess the latch edge only in SSA.  Perhaps we
709              should use cfghook for this, but it is hard to imagine it would
710              be useful elsewhere.  */
711           && current_ir_type () == IR_GIMPLE)
712         latch = find_subloop_latch_edge_by_ivs (loop, latches);
713     }
714
715   latches.release ();
716   return latch;
717 }
718
719 /* Callback for make_forwarder_block.  Returns true if the edge E is marked
720    in the set MFB_REIS_SET.  */
721
722 static hash_set<edge> *mfb_reis_set;
723 static bool
724 mfb_redirect_edges_in_set (edge e)
725 {
726   return mfb_reis_set->contains (e);
727 }
728
729 /* Creates a subloop of LOOP with latch edge LATCH.  */
730
731 static void
732 form_subloop (class loop *loop, edge latch)
733 {
734   edge_iterator ei;
735   edge e, new_entry;
736   class loop *new_loop;
737
738   mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
739   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
740     {
741       if (e != latch)
742         mfb_reis_set->add (e);
743     }
744   new_entry = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
745                                     NULL);
746   delete mfb_reis_set;
747
748   loop->header = new_entry->src;
749
750   /* Find the blocks and subloops that belong to the new loop, and add it to
751      the appropriate place in the loop tree.  */
752   new_loop = alloc_loop ();
753   new_loop->header = new_entry->dest;
754   new_loop->latch = latch->src;
755   add_loop (new_loop, loop);
756 }
757
758 /* Make all the latch edges of LOOP to go to a single forwarder block --
759    a new latch of LOOP.  */
760
761 static void
762 merge_latch_edges (class loop *loop)
763 {
764   vec<edge> latches = get_loop_latch_edges (loop);
765   edge latch, e;
766   unsigned i;
767
768   gcc_assert (latches.length () > 0);
769
770   if (latches.length () == 1)
771     loop->latch = latches[0]->src;
772   else
773     {
774       if (dump_file)
775         fprintf (dump_file, "Merged latch edges of loop %d\n", loop->num);
776
777       mfb_reis_set = new hash_set<edge>;
778       FOR_EACH_VEC_ELT (latches, i, e)
779         mfb_reis_set->add (e);
780       latch = make_forwarder_block (loop->header, mfb_redirect_edges_in_set,
781                                     NULL);
782       delete mfb_reis_set;
783
784       loop->header = latch->dest;
785       loop->latch = latch->src;
786     }
787
788   latches.release ();
789 }
790
791 /* LOOP may have several latch edges.  Transform it into (possibly several)
792    loops with single latch edge.  */
793
794 static void
795 disambiguate_multiple_latches (class loop *loop)
796 {
797   edge e;
798
799   /* We eliminate the multiple latches by splitting the header to the forwarder
800      block F and the rest R, and redirecting the edges.  There are two cases:
801
802      1) If there is a latch edge E that corresponds to a subloop (we guess
803         that based on profile -- if it is taken much more often than the
804         remaining edges; and on trees, using the information about induction
805         variables of the loops), we redirect E to R, all the remaining edges to
806         F, then rescan the loops and try again for the outer loop.
807      2) If there is no such edge, we redirect all latch edges to F, and the
808         entry edges to R, thus making F the single latch of the loop.  */
809
810   if (dump_file)
811     fprintf (dump_file, "Disambiguating loop %d with multiple latches\n",
812              loop->num);
813
814   /* During latch merging, we may need to redirect the entry edges to a new
815      block.  This would cause problems if the entry edge was the one from the
816      entry block.  To avoid having to handle this case specially, split
817      such entry edge.  */
818   e = find_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), loop->header);
819   if (e)
820     split_edge (e);
821
822   while (1)
823     {
824       e = find_subloop_latch_edge (loop);
825       if (!e)
826         break;
827
828       form_subloop (loop, e);
829     }
830
831   merge_latch_edges (loop);
832 }
833
834 /* Split loops with multiple latch edges.  */
835
836 void
837 disambiguate_loops_with_multiple_latches (void)
838 {
839   class loop *loop;
840
841   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
842     {
843       if (!loop->latch)
844         disambiguate_multiple_latches (loop);
845     }
846 }
847
848 /* Return nonzero if basic block BB belongs to LOOP.  */
849 bool
850 flow_bb_inside_loop_p (const class loop *loop, const_basic_block bb)
851 {
852   class loop *source_loop;
853
854   if (bb == ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
855       || bb == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
856     return 0;
857
858   source_loop = bb->loop_father;
859   return loop == source_loop || flow_loop_nested_p (loop, source_loop);
860 }
861
862 /* Enumeration predicate for get_loop_body_with_size.  */
863 static bool
864 glb_enum_p (const_basic_block bb, const void *glb_loop)
865 {
866   const class loop *const loop = (const class loop *) glb_loop;
867   return (bb != loop->header
868           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb, loop->header));
869 }
870
871 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
872    order against direction of edges from latch.  Specially, if
873    header != latch, latch is the 1-st block.  LOOP cannot be the fake
874    loop tree root, and its size must be at most MAX_SIZE.  The blocks
875    in the LOOP body are stored to BODY, and the size of the LOOP is
876    returned.  */
877
878 unsigned
879 get_loop_body_with_size (const class loop *loop, basic_block *body,
880                          unsigned max_size)
881 {
882   return dfs_enumerate_from (loop->header, 1, glb_enum_p,
883                              body, max_size, loop);
884 }
885
886 /* Gets basic blocks of a LOOP.  Header is the 0-th block, rest is in dfs
887    order against direction of edges from latch.  Specially, if
888    header != latch, latch is the 1-st block.  */
889
890 basic_block *
891 get_loop_body (const class loop *loop)
892 {
893   basic_block *body, bb;
894   unsigned tv = 0;
895
896   gcc_assert (loop->num_nodes);
897
898   body = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
899
900   if (loop->latch == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
901     {
902       /* There may be blocks unreachable from EXIT_BLOCK, hence we need to
903          special-case the fake loop that contains the whole function.  */
904       gcc_assert (loop->num_nodes == (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun));
905       body[tv++] = loop->header;
906       body[tv++] = EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun);
907       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
908         body[tv++] = bb;
909     }
910   else
911     tv = get_loop_body_with_size (loop, body, loop->num_nodes);
912
913   gcc_assert (tv == loop->num_nodes);
914   return body;
915 }
916
917 /* Fills dominance descendants inside LOOP of the basic block BB into
918    array TOVISIT from index *TV.  */
919
920 static void
921 fill_sons_in_loop (const class loop *loop, basic_block bb,
922                    basic_block *tovisit, int *tv)
923 {
924   basic_block son, postpone = NULL;
925
926   tovisit[(*tv)++] = bb;
927   for (son = first_dom_son (CDI_DOMINATORS, bb);
928        son;
929        son = next_dom_son (CDI_DOMINATORS, son))
930     {
931       if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, son))
932         continue;
933
934       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, son))
935         {
936           postpone = son;
937           continue;
938         }
939       fill_sons_in_loop (loop, son, tovisit, tv);
940     }
941
942   if (postpone)
943     fill_sons_in_loop (loop, postpone, tovisit, tv);
944 }
945
946 /* Gets body of a LOOP (that must be different from the outermost loop)
947    sorted by dominance relation.  Additionally, if a basic block s dominates
948    the latch, then only blocks dominated by s are be after it.  */
949
950 basic_block *
951 get_loop_body_in_dom_order (const class loop *loop)
952 {
953   basic_block *tovisit;
954   int tv;
955
956   gcc_assert (loop->num_nodes);
957
958   tovisit = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
959
960   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
961
962   tv = 0;
963   fill_sons_in_loop (loop, loop->header, tovisit, &tv);
964
965   gcc_assert (tv == (int) loop->num_nodes);
966
967   return tovisit;
968 }
969
970 /* Gets body of a LOOP sorted via provided BB_COMPARATOR.  */
971
972 basic_block *
973 get_loop_body_in_custom_order (const class loop *loop,
974                                int (*bb_comparator) (const void *, const void *))
975 {
976   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
977
978   qsort (bbs, loop->num_nodes, sizeof (basic_block), bb_comparator);
979
980   return bbs;
981 }
982
983 /* Same as above, but use gcc_sort_r instead of qsort.  */
984
985 basic_block *
986 get_loop_body_in_custom_order (const class loop *loop, void *data,
987                                int (*bb_comparator) (const void *, const void *, void *))
988 {
989   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
990
991   gcc_sort_r (bbs, loop->num_nodes, sizeof (basic_block), bb_comparator, data);
992
993   return bbs;
994 }
995
996 /* Get body of a LOOP in breadth first sort order.  */
997
998 basic_block *
999 get_loop_body_in_bfs_order (const class loop *loop)
1000 {
1001   basic_block *blocks;
1002   basic_block bb;
1003   unsigned int i = 1;
1004   unsigned int vc = 0;
1005
1006   gcc_assert (loop->num_nodes);
1007   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1008
1009   blocks = XNEWVEC (basic_block, loop->num_nodes);
1010   auto_bitmap visited;
1011   blocks[0] = loop->header;
1012   bitmap_set_bit (visited, loop->header->index);
1013   while (i < loop->num_nodes)
1014     {
1015       edge e;
1016       edge_iterator ei;
1017       gcc_assert (i > vc);
1018       bb = blocks[vc++];
1019
1020       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1021         {
1022           if (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1023             {
1024               /* This bb is now visited.  */
1025               if (bitmap_set_bit (visited, e->dest->index))
1026                 blocks[i++] = e->dest;
1027             }
1028         }
1029     }
1030
1031   return blocks;
1032 }
1033
1034 /* Hash function for struct loop_exit.  */
1035
1036 hashval_t
1037 loop_exit_hasher::hash (loop_exit *exit)
1038 {
1039   return htab_hash_pointer (exit->e);
1040 }
1041
1042 /* Equality function for struct loop_exit.  Compares with edge.  */
1043
1044 bool
1045 loop_exit_hasher::equal (loop_exit *exit, edge e)
1046 {
1047   return exit->e == e;
1048 }
1049
1050 /* Frees the list of loop exit descriptions EX.  */
1051
1052 void
1053 loop_exit_hasher::remove (loop_exit *exit)
1054 {
1055   loop_exit *next;
1056   for (; exit; exit = next)
1057     {
1058       next = exit->next_e;
1059
1060       exit->next->prev = exit->prev;
1061       exit->prev->next = exit->next;
1062
1063       ggc_free (exit);
1064     }
1065 }
1066
1067 /* Returns the list of records for E as an exit of a loop.  */
1068
1069 static struct loop_exit *
1070 get_exit_descriptions (edge e)
1071 {
1072   return current_loops->exits->find_with_hash (e, htab_hash_pointer (e));
1073 }
1074
1075 /* Updates the lists of loop exits in that E appears.
1076    If REMOVED is true, E is being removed, and we
1077    just remove it from the lists of exits.
1078    If NEW_EDGE is true and E is not a loop exit, we
1079    do not try to remove it from loop exit lists.  */
1080
1081 void
1082 rescan_loop_exit (edge e, bool new_edge, bool removed)
1083 {
1084   struct loop_exit *exits = NULL, *exit;
1085   class loop *aloop, *cloop;
1086
1087   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1088     return;
1089
1090   if (!removed
1091       && e->src->loop_father != NULL
1092       && e->dest->loop_father != NULL
1093       && !flow_bb_inside_loop_p (e->src->loop_father, e->dest))
1094     {
1095       cloop = find_common_loop (e->src->loop_father, e->dest->loop_father);
1096       for (aloop = e->src->loop_father;
1097            aloop != cloop;
1098            aloop = loop_outer (aloop))
1099         {
1100           exit = ggc_alloc<loop_exit> ();
1101           exit->e = e;
1102
1103           exit->next = aloop->exits->next;
1104           exit->prev = aloop->exits;
1105           exit->next->prev = exit;
1106           exit->prev->next = exit;
1107
1108           exit->next_e = exits;
1109           exits = exit;
1110         }
1111     }
1112
1113   if (!exits && new_edge)
1114     return;
1115
1116   loop_exit **slot
1117     = current_loops->exits->find_slot_with_hash (e, htab_hash_pointer (e),
1118                                                  exits ? INSERT : NO_INSERT);
1119   if (!slot)
1120     return;
1121
1122   if (exits)
1123     {
1124       if (*slot)
1125         loop_exit_hasher::remove (*slot);
1126       *slot = exits;
1127     }
1128   else
1129     current_loops->exits->clear_slot (slot);
1130 }
1131
1132 /* For each loop, record list of exit edges, and start maintaining these
1133    lists.  */
1134
1135 void
1136 record_loop_exits (void)
1137 {
1138   basic_block bb;
1139   edge_iterator ei;
1140   edge e;
1141
1142   if (!current_loops)
1143     return;
1144
1145   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1146     return;
1147   loops_state_set (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1148
1149   gcc_assert (current_loops->exits == NULL);
1150   current_loops->exits
1151     = hash_table<loop_exit_hasher>::create_ggc (2 * number_of_loops (cfun));
1152
1153   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1154     {
1155       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1156         {
1157           rescan_loop_exit (e, true, false);
1158         }
1159     }
1160 }
1161
1162 /* Dumps information about the exit in *SLOT to FILE.
1163    Callback for htab_traverse.  */
1164
1165 int
1166 dump_recorded_exit (loop_exit **slot, FILE *file)
1167 {
1168   struct loop_exit *exit = *slot;
1169   unsigned n = 0;
1170   edge e = exit->e;
1171
1172   for (; exit != NULL; exit = exit->next_e)
1173     n++;
1174
1175   fprintf (file, "Edge %d->%d exits %u loops\n",
1176            e->src->index, e->dest->index, n);
1177
1178   return 1;
1179 }
1180
1181 /* Dumps the recorded exits of loops to FILE.  */
1182
1183 extern void dump_recorded_exits (FILE *);
1184 void
1185 dump_recorded_exits (FILE *file)
1186 {
1187   if (!current_loops->exits)
1188     return;
1189   current_loops->exits->traverse<FILE *, dump_recorded_exit> (file);
1190 }
1191
1192 /* Releases lists of loop exits.  */
1193
1194 void
1195 release_recorded_exits (function *fn)
1196 {
1197   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS));
1198   loops_for_fn (fn)->exits->empty ();
1199   loops_for_fn (fn)->exits = NULL;
1200   loops_state_clear (fn, LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
1201 }
1202
1203 /* Returns the list of the exit edges of a LOOP.  */
1204
1205 vec<edge> 
1206 get_loop_exit_edges (const class loop *loop, basic_block *body)
1207 {
1208   vec<edge> edges = vNULL;
1209   edge e;
1210   unsigned i;
1211   edge_iterator ei;
1212   struct loop_exit *exit;
1213
1214   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1215
1216   /* If we maintain the lists of exits, use them.  Otherwise we must
1217      scan the body of the loop.  */
1218   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1219     {
1220       for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1221         edges.safe_push (exit->e);
1222     }
1223   else
1224     {
1225       bool body_from_caller = true;
1226       if (!body)
1227         {
1228           body = get_loop_body (loop);
1229           body_from_caller = false;
1230         }
1231       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1232         FOR_EACH_EDGE (e, ei, body[i]->succs)
1233           {
1234             if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1235               edges.safe_push (e);
1236           }
1237       if (!body_from_caller)
1238         free (body);
1239     }
1240
1241   return edges;
1242 }
1243
1244 /* Counts the number of conditional branches inside LOOP.  */
1245
1246 unsigned
1247 num_loop_branches (const class loop *loop)
1248 {
1249   unsigned i, n;
1250   basic_block * body;
1251
1252   gcc_assert (loop->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1253
1254   body = get_loop_body (loop);
1255   n = 0;
1256   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1257     if (EDGE_COUNT (body[i]->succs) >= 2)
1258       n++;
1259   free (body);
1260
1261   return n;
1262 }
1263
1264 /* Adds basic block BB to LOOP.  */
1265 void
1266 add_bb_to_loop (basic_block bb, class loop *loop)
1267 {
1268   unsigned i;
1269   loop_p ploop;
1270   edge_iterator ei;
1271   edge e;
1272
1273   gcc_assert (bb->loop_father == NULL);
1274   bb->loop_father = loop;
1275   loop->num_nodes++;
1276   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1277     ploop->num_nodes++;
1278
1279   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1280     {
1281       rescan_loop_exit (e, true, false);
1282     }
1283   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1284     {
1285       rescan_loop_exit (e, true, false);
1286     }
1287 }
1288
1289 /* Remove basic block BB from loops.  */
1290 void
1291 remove_bb_from_loops (basic_block bb)
1292 {
1293   unsigned i;
1294   class loop *loop = bb->loop_father;
1295   loop_p ploop;
1296   edge_iterator ei;
1297   edge e;
1298
1299   gcc_assert (loop != NULL);
1300   loop->num_nodes--;
1301   FOR_EACH_VEC_SAFE_ELT (loop->superloops, i, ploop)
1302     ploop->num_nodes--;
1303   bb->loop_father = NULL;
1304
1305   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1306     {
1307       rescan_loop_exit (e, false, true);
1308     }
1309   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1310     {
1311       rescan_loop_exit (e, false, true);
1312     }
1313 }
1314
1315 /* Finds nearest common ancestor in loop tree for given loops.  */
1316 class loop *
1317 find_common_loop (class loop *loop_s, class loop *loop_d)
1318 {
1319   unsigned sdepth, ddepth;
1320
1321   if (!loop_s) return loop_d;
1322   if (!loop_d) return loop_s;
1323
1324   sdepth = loop_depth (loop_s);
1325   ddepth = loop_depth (loop_d);
1326
1327   if (sdepth < ddepth)
1328     loop_d = (*loop_d->superloops)[sdepth];
1329   else if (sdepth > ddepth)
1330     loop_s = (*loop_s->superloops)[ddepth];
1331
1332   while (loop_s != loop_d)
1333     {
1334       loop_s = loop_outer (loop_s);
1335       loop_d = loop_outer (loop_d);
1336     }
1337   return loop_s;
1338 }
1339
1340 /* Removes LOOP from structures and frees its data.  */
1341
1342 void
1343 delete_loop (class loop *loop)
1344 {
1345   /* Remove the loop from structure.  */
1346   flow_loop_tree_node_remove (loop);
1347
1348   /* Remove loop from loops array.  */
1349   (*current_loops->larray)[loop->num] = NULL;
1350
1351   /* Free loop data.  */
1352   flow_loop_free (loop);
1353 }
1354
1355 /* Cancels the LOOP; it must be innermost one.  */
1356
1357 static void
1358 cancel_loop (class loop *loop)
1359 {
1360   basic_block *bbs;
1361   unsigned i;
1362   class loop *outer = loop_outer (loop);
1363
1364   gcc_assert (!loop->inner);
1365
1366   /* Move blocks up one level (they should be removed as soon as possible).  */
1367   bbs = get_loop_body (loop);
1368   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1369     bbs[i]->loop_father = outer;
1370
1371   free (bbs);
1372   delete_loop (loop);
1373 }
1374
1375 /* Cancels LOOP and all its subloops.  */
1376 void
1377 cancel_loop_tree (class loop *loop)
1378 {
1379   while (loop->inner)
1380     cancel_loop_tree (loop->inner);
1381   cancel_loop (loop);
1382 }
1383
1384 /* Disable warnings about missing quoting in GCC diagnostics for
1385    the verification errors.  Their format strings don't follow GCC
1386    diagnostic conventions and the calls are ultimately followed by
1387    a deliberate ICE triggered by a failed assertion.  */
1388 #if __GNUC__ >= 10
1389 #  pragma GCC diagnostic push
1390 #  pragma GCC diagnostic ignored "-Wformat-diag"
1391 #endif
1392
1393 /* Checks that information about loops is correct
1394      -- sizes of loops are all right
1395      -- results of get_loop_body really belong to the loop
1396      -- loop header have just single entry edge and single latch edge
1397      -- loop latches have only single successor that is header of their loop
1398      -- irreducible loops are correctly marked
1399      -- the cached loop depth and loop father of each bb is correct
1400   */
1401 DEBUG_FUNCTION void
1402 verify_loop_structure (void)
1403 {
1404   unsigned *sizes, i, j;
1405   basic_block bb, *bbs;
1406   class loop *loop;
1407   int err = 0;
1408   edge e;
1409   unsigned num = number_of_loops (cfun);
1410   struct loop_exit *exit, *mexit;
1411   bool dom_available = dom_info_available_p (CDI_DOMINATORS);
1412
1413   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_NEED_FIXUP))
1414     {
1415       error ("loop verification on loop tree that needs fixup");
1416       err = 1;
1417     }
1418
1419   /* We need up-to-date dominators, compute or verify them.  */
1420   if (!dom_available)
1421     calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1422   else
1423     verify_dominators (CDI_DOMINATORS);
1424
1425   /* Check the loop tree root.  */
1426   if (current_loops->tree_root->header != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1427       || current_loops->tree_root->latch != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
1428       || (current_loops->tree_root->num_nodes
1429           != (unsigned) n_basic_blocks_for_fn (cfun)))
1430     {
1431       error ("corrupt loop tree root");
1432       err = 1;
1433     }
1434
1435   /* Check the headers.  */
1436   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1437     if (bb_loop_header_p (bb))
1438       {
1439         if (bb->loop_father->header == NULL)
1440           {
1441             error ("loop with header %d marked for removal", bb->index);
1442             err = 1;
1443           }
1444         else if (bb->loop_father->header != bb)
1445           {
1446             error ("loop with header %d not in loop tree", bb->index);
1447             err = 1;
1448           }
1449       }
1450     else if (bb->loop_father->header == bb)
1451       {
1452         error ("non-loop with header %d not marked for removal", bb->index);
1453         err = 1;
1454       }
1455
1456   /* Check the recorded loop father and sizes of loops.  */
1457   auto_sbitmap visited (last_basic_block_for_fn (cfun));
1458   bitmap_clear (visited);
1459   bbs = XNEWVEC (basic_block, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1460   FOR_EACH_LOOP (loop, LI_FROM_INNERMOST)
1461     {
1462       unsigned n;
1463
1464       if (loop->header == NULL)
1465         {
1466           error ("removed loop %d in loop tree", loop->num);
1467           err = 1;
1468           continue;
1469         }
1470
1471       n = get_loop_body_with_size (loop, bbs, n_basic_blocks_for_fn (cfun));
1472       if (loop->num_nodes != n)
1473         {
1474           error ("size of loop %d should be %d, not %d",
1475                  loop->num, n, loop->num_nodes);
1476           err = 1;
1477         }
1478
1479       for (j = 0; j < n; j++)
1480         {
1481           bb = bbs[j];
1482
1483           if (!flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
1484             {
1485               error ("bb %d does not belong to loop %d",
1486                      bb->index, loop->num);
1487               err = 1;
1488             }
1489
1490           /* Ignore this block if it is in an inner loop.  */
1491           if (bitmap_bit_p (visited, bb->index))
1492             continue;
1493           bitmap_set_bit (visited, bb->index);
1494
1495           if (bb->loop_father != loop)
1496             {
1497               error ("bb %d has father loop %d, should be loop %d",
1498                      bb->index, bb->loop_father->num, loop->num);
1499               err = 1;
1500             }
1501         }
1502     }
1503   free (bbs);
1504
1505   /* Check headers and latches.  */
1506   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1507     {
1508       i = loop->num;
1509       if (loop->header == NULL)
1510         continue;
1511       if (!bb_loop_header_p (loop->header))
1512         {
1513           error ("loop %d%'s header is not a loop header", i);
1514           err = 1;
1515         }
1516       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS)
1517           && EDGE_COUNT (loop->header->preds) != 2)
1518         {
1519           error ("loop %d%'s header does not have exactly 2 entries", i);
1520           err = 1;
1521         }
1522       if (loop->latch)
1523         {
1524           if (!find_edge (loop->latch, loop->header))
1525             {
1526               error ("loop %d%'s latch does not have an edge to its header", i);
1527               err = 1;
1528             }
1529           if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, loop->header))
1530             {
1531               error ("loop %d%'s latch is not dominated by its header", i);
1532               err = 1;
1533             }
1534         }
1535       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_SIMPLE_LATCHES))
1536         {
1537           if (!single_succ_p (loop->latch))
1538             {
1539               error ("loop %d%'s latch does not have exactly 1 successor", i);
1540               err = 1;
1541             }
1542           if (single_succ (loop->latch) != loop->header)
1543             {
1544               error ("loop %d%'s latch does not have header as successor", i);
1545               err = 1;
1546             }
1547           if (loop->latch->loop_father != loop)
1548             {
1549               error ("loop %d%'s latch does not belong directly to it", i);
1550               err = 1;
1551             }
1552         }
1553       if (loop->header->loop_father != loop)
1554         {
1555           error ("loop %d%'s header does not belong directly to it", i);
1556           err = 1;
1557         }
1558       if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS)
1559           && (loop_latch_edge (loop)->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP))
1560         {
1561           error ("loop %d%'s latch is marked as part of irreducible region", i);
1562           err = 1;
1563         }
1564     }
1565
1566   /* Check irreducible loops.  */
1567   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_MARKED_IRREDUCIBLE_REGIONS))
1568     {
1569       auto_edge_flag saved_irr_mask (cfun);
1570       /* Record old info.  */
1571       auto_sbitmap irreds (last_basic_block_for_fn (cfun));
1572       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1573         {
1574           edge_iterator ei;
1575           if (bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1576             bitmap_set_bit (irreds, bb->index);
1577           else
1578             bitmap_clear_bit (irreds, bb->index);
1579           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1580             if (e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1581               e->flags |= saved_irr_mask;
1582         }
1583
1584       /* Recount it.  */
1585       mark_irreducible_loops ();
1586
1587       /* Compare.  */
1588       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1589         {
1590           edge_iterator ei;
1591
1592           if ((bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1593               && !bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1594             {
1595               error ("basic block %d should be marked irreducible", bb->index);
1596               err = 1;
1597             }
1598           else if (!(bb->flags & BB_IRREDUCIBLE_LOOP)
1599               && bitmap_bit_p (irreds, bb->index))
1600             {
1601               error ("basic block %d should not be marked irreducible", bb->index);
1602               err = 1;
1603             }
1604           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1605             {
1606               if ((e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1607                   && !(e->flags & saved_irr_mask))
1608                 {
1609                   error ("edge from %d to %d should be marked irreducible",
1610                          e->src->index, e->dest->index);
1611                   err = 1;
1612                 }
1613               else if (!(e->flags & EDGE_IRREDUCIBLE_LOOP)
1614                        && (e->flags & saved_irr_mask))
1615                 {
1616                   error ("edge from %d to %d should not be marked irreducible",
1617                          e->src->index, e->dest->index);
1618                   err = 1;
1619                 }
1620               e->flags &= ~saved_irr_mask;
1621             }
1622         }
1623     }
1624
1625   /* Check the recorded loop exits.  */
1626   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1627     {
1628       if (!loop->exits || loop->exits->e != NULL)
1629         {
1630           error ("corrupted head of the exits list of loop %d",
1631                  loop->num);
1632           err = 1;
1633         }
1634       else
1635         {
1636           /* Check that the list forms a cycle, and all elements except
1637              for the head are nonnull.  */
1638           for (mexit = loop->exits, exit = mexit->next, i = 0;
1639                exit->e && exit != mexit;
1640                exit = exit->next)
1641             {
1642               if (i++ & 1)
1643                 mexit = mexit->next;
1644             }
1645
1646           if (exit != loop->exits)
1647             {
1648               error ("corrupted exits list of loop %d", loop->num);
1649               err = 1;
1650             }
1651         }
1652
1653       if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1654         {
1655           if (loop->exits->next != loop->exits)
1656             {
1657               error ("nonempty exits list of loop %d, but exits are not recorded",
1658                      loop->num);
1659               err = 1;
1660             }
1661         }
1662     }
1663
1664   if (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1665     {
1666       unsigned n_exits = 0, eloops;
1667
1668       sizes = XCNEWVEC (unsigned, num);
1669       memset (sizes, 0, sizeof (unsigned) * num);
1670       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1671         {
1672           edge_iterator ei;
1673           if (bb->loop_father == current_loops->tree_root)
1674             continue;
1675           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1676             {
1677               if (flow_bb_inside_loop_p (bb->loop_father, e->dest))
1678                 continue;
1679
1680               n_exits++;
1681               exit = get_exit_descriptions (e);
1682               if (!exit)
1683                 {
1684                   error ("exit %d->%d not recorded",
1685                          e->src->index, e->dest->index);
1686                   err = 1;
1687                 }
1688               eloops = 0;
1689               for (; exit; exit = exit->next_e)
1690                 eloops++;
1691
1692               for (loop = bb->loop_father;
1693                    loop != e->dest->loop_father
1694                    /* When a loop exit is also an entry edge which
1695                       can happen when avoiding CFG manipulations
1696                       then the last loop exited is the outer loop
1697                       of the loop entered.  */
1698                    && loop != loop_outer (e->dest->loop_father);
1699                    loop = loop_outer (loop))
1700                 {
1701                   eloops--;
1702                   sizes[loop->num]++;
1703                 }
1704
1705               if (eloops != 0)
1706                 {
1707                   error ("wrong list of exited loops for edge %d->%d",
1708                          e->src->index, e->dest->index);
1709                   err = 1;
1710                 }
1711             }
1712         }
1713
1714       if (n_exits != current_loops->exits->elements ())
1715         {
1716           error ("too many loop exits recorded");
1717           err = 1;
1718         }
1719
1720       FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1721         {
1722           eloops = 0;
1723           for (exit = loop->exits->next; exit->e; exit = exit->next)
1724             eloops++;
1725           if (eloops != sizes[loop->num])
1726             {
1727               error ("%d exits recorded for loop %d (having %d exits)",
1728                      eloops, loop->num, sizes[loop->num]);
1729               err = 1;
1730             }
1731         }
1732
1733       free (sizes);
1734     }
1735
1736   gcc_assert (!err);
1737
1738   if (!dom_available)
1739     free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1740 }
1741
1742 #if __GNUC__ >= 10
1743 #  pragma GCC diagnostic pop
1744 #endif
1745
1746 /* Returns latch edge of LOOP.  */
1747 edge
1748 loop_latch_edge (const class loop *loop)
1749 {
1750   return find_edge (loop->latch, loop->header);
1751 }
1752
1753 /* Returns preheader edge of LOOP.  */
1754 edge
1755 loop_preheader_edge (const class loop *loop)
1756 {
1757   edge e;
1758   edge_iterator ei;
1759
1760   gcc_assert (loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_PREHEADERS)
1761               && ! loops_state_satisfies_p (LOOPS_MAY_HAVE_MULTIPLE_LATCHES));
1762
1763   FOR_EACH_EDGE (e, ei, loop->header->preds)
1764     if (e->src != loop->latch)
1765       break;
1766
1767   if (! e)
1768     {
1769       gcc_assert (! loop_outer (loop));
1770       return single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun));
1771     }
1772
1773   return e;
1774 }
1775
1776 /* Returns true if E is an exit of LOOP.  */
1777
1778 bool
1779 loop_exit_edge_p (const class loop *loop, const_edge e)
1780 {
1781   return (flow_bb_inside_loop_p (loop, e->src)
1782           && !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest));
1783 }
1784
1785 /* Returns the single exit edge of LOOP, or NULL if LOOP has either no exit
1786    or more than one exit.  If loops do not have the exits recorded, NULL
1787    is returned always.  */
1788
1789 edge
1790 single_exit (const class loop *loop)
1791 {
1792   struct loop_exit *exit = loop->exits->next;
1793
1794   if (!loops_state_satisfies_p (LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS))
1795     return NULL;
1796
1797   if (exit->e && exit->next == loop->exits)
1798     return exit->e;
1799   else
1800     return NULL;
1801 }
1802
1803 /* Returns true when BB has an incoming edge exiting LOOP.  */
1804
1805 bool
1806 loop_exits_to_bb_p (class loop *loop, basic_block bb)
1807 {
1808   edge e;
1809   edge_iterator ei;
1810
1811   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1812     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1813       return true;
1814
1815   return false;
1816 }
1817
1818 /* Returns true when BB has an outgoing edge exiting LOOP.  */
1819
1820 bool
1821 loop_exits_from_bb_p (class loop *loop, basic_block bb)
1822 {
1823   edge e;
1824   edge_iterator ei;
1825
1826   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1827     if (loop_exit_edge_p (loop, e))
1828       return true;
1829
1830   return false;
1831 }
1832
1833 /* Return location corresponding to the loop control condition if possible.  */
1834
1835 dump_user_location_t
1836 get_loop_location (class loop *loop)
1837 {
1838   rtx_insn *insn = NULL;
1839   class niter_desc *desc = NULL;
1840   edge exit;
1841
1842   /* For a for or while loop, we would like to return the location
1843      of the for or while statement, if possible.  To do this, look
1844      for the branch guarding the loop back-edge.  */
1845
1846   /* If this is a simple loop with an in_edge, then the loop control
1847      branch is typically at the end of its source.  */
1848   desc = get_simple_loop_desc (loop);
1849   if (desc->in_edge)
1850     {
1851       FOR_BB_INSNS_REVERSE (desc->in_edge->src, insn)
1852         {
1853           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1854             return insn;
1855         }
1856     }
1857   /* If loop has a single exit, then the loop control branch
1858      must be at the end of its source.  */
1859   if ((exit = single_exit (loop)))
1860     {
1861       FOR_BB_INSNS_REVERSE (exit->src, insn)
1862         {
1863           if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1864             return insn;
1865         }
1866     }
1867   /* Next check the latch, to see if it is non-empty.  */
1868   FOR_BB_INSNS_REVERSE (loop->latch, insn)
1869     {
1870       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1871         return insn;
1872     }
1873   /* Finally, if none of the above identifies the loop control branch,
1874      return the first location in the loop header.  */
1875   FOR_BB_INSNS (loop->header, insn)
1876     {
1877       if (INSN_P (insn) && INSN_HAS_LOCATION (insn))
1878         return insn;
1879     }
1880   /* If all else fails, simply return the current function location.  */
1881   return dump_user_location_t::from_function_decl (current_function_decl);
1882 }
1883
1884 /* Records that every statement in LOOP is executed I_BOUND times.
1885    REALISTIC is true if I_BOUND is expected to be close to the real number
1886    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
1887    I_BOUND times.  */
1888
1889 void
1890 record_niter_bound (class loop *loop, const widest_int &i_bound,
1891                     bool realistic, bool upper)
1892 {
1893   /* Update the bounds only when there is no previous estimation, or when the
1894      current estimation is smaller.  */
1895   if (upper
1896       && (!loop->any_upper_bound
1897           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_upper_bound)))
1898     {
1899       loop->any_upper_bound = true;
1900       loop->nb_iterations_upper_bound = i_bound;
1901       if (!loop->any_likely_upper_bound)
1902         {
1903           loop->any_likely_upper_bound = true;
1904           loop->nb_iterations_likely_upper_bound = i_bound;
1905         }
1906     }
1907   if (realistic
1908       && (!loop->any_estimate
1909           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_estimate)))
1910     {
1911       loop->any_estimate = true;
1912       loop->nb_iterations_estimate = i_bound;
1913     }
1914   if (!realistic
1915       && (!loop->any_likely_upper_bound
1916           || wi::ltu_p (i_bound, loop->nb_iterations_likely_upper_bound)))
1917     {
1918       loop->any_likely_upper_bound = true;
1919       loop->nb_iterations_likely_upper_bound = i_bound;
1920     }
1921
1922   /* If an upper bound is smaller than the realistic estimate of the
1923      number of iterations, use the upper bound instead.  */
1924   if (loop->any_upper_bound
1925       && loop->any_estimate
1926       && wi::ltu_p (loop->nb_iterations_upper_bound,
1927                     loop->nb_iterations_estimate))
1928     loop->nb_iterations_estimate = loop->nb_iterations_upper_bound;
1929   if (loop->any_upper_bound
1930       && loop->any_likely_upper_bound
1931       && wi::ltu_p (loop->nb_iterations_upper_bound,
1932                     loop->nb_iterations_likely_upper_bound))
1933     loop->nb_iterations_likely_upper_bound = loop->nb_iterations_upper_bound;
1934 }
1935
1936 /* Similar to get_estimated_loop_iterations, but returns the estimate only
1937    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
1938    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
1939
1940 HOST_WIDE_INT
1941 get_estimated_loop_iterations_int (class loop *loop)
1942 {
1943   widest_int nit;
1944   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
1945
1946   if (!get_estimated_loop_iterations (loop, &nit))
1947     return -1;
1948
1949   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
1950     return -1;
1951   hwi_nit = nit.to_shwi ();
1952
1953   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
1954 }
1955
1956 /* Returns an upper bound on the number of executions of statements
1957    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
1958    the number of execution of the latch by one.  */
1959
1960 HOST_WIDE_INT
1961 max_stmt_executions_int (class loop *loop)
1962 {
1963   HOST_WIDE_INT nit = get_max_loop_iterations_int (loop);
1964   HOST_WIDE_INT snit;
1965
1966   if (nit == -1)
1967     return -1;
1968
1969   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
1970
1971   /* If the computation overflows, return -1.  */
1972   return snit < 0 ? -1 : snit;
1973 }
1974
1975 /* Returns an likely upper bound on the number of executions of statements
1976    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
1977    the number of execution of the latch by one.  */
1978
1979 HOST_WIDE_INT
1980 likely_max_stmt_executions_int (class loop *loop)
1981 {
1982   HOST_WIDE_INT nit = get_likely_max_loop_iterations_int (loop);
1983   HOST_WIDE_INT snit;
1984
1985   if (nit == -1)
1986     return -1;
1987
1988   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
1989
1990   /* If the computation overflows, return -1.  */
1991   return snit < 0 ? -1 : snit;
1992 }
1993
1994 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
1995    LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns false, otherwise
1996    returns true.  */
1997
1998 bool
1999 get_estimated_loop_iterations (class loop *loop, widest_int *nit)
2000 {
2001   /* Even if the bound is not recorded, possibly we can derrive one from
2002      profile.  */
2003   if (!loop->any_estimate)
2004     {
2005       if (loop->header->count.reliable_p ())
2006         {
2007           *nit = gcov_type_to_wide_int
2008                    (expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1);
2009           return true;
2010         }
2011       return false;
2012     }
2013
2014   *nit = loop->nb_iterations_estimate;
2015   return true;
2016 }
2017
2018 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
2019    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
2020    false, otherwise returns true.  */
2021
2022 bool
2023 get_max_loop_iterations (const class loop *loop, widest_int *nit)
2024 {
2025   if (!loop->any_upper_bound)
2026     return false;
2027
2028   *nit = loop->nb_iterations_upper_bound;
2029   return true;
2030 }
2031
2032 /* Similar to get_max_loop_iterations, but returns the estimate only
2033    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
2034    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
2035
2036 HOST_WIDE_INT
2037 get_max_loop_iterations_int (const class loop *loop)
2038 {
2039   widest_int nit;
2040   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
2041
2042   if (!get_max_loop_iterations (loop, &nit))
2043     return -1;
2044
2045   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
2046     return -1;
2047   hwi_nit = nit.to_shwi ();
2048
2049   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
2050 }
2051
2052 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
2053    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
2054    false, otherwise returns true.  */
2055
2056 bool
2057 get_likely_max_loop_iterations (class loop *loop, widest_int *nit)
2058 {
2059   if (!loop->any_likely_upper_bound)
2060     return false;
2061
2062   *nit = loop->nb_iterations_likely_upper_bound;
2063   return true;
2064 }
2065
2066 /* Similar to get_max_loop_iterations, but returns the estimate only
2067    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
2068    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
2069
2070 HOST_WIDE_INT
2071 get_likely_max_loop_iterations_int (class loop *loop)
2072 {
2073   widest_int nit;
2074   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
2075
2076   if (!get_likely_max_loop_iterations (loop, &nit))
2077     return -1;
2078
2079   if (!wi::fits_shwi_p (nit))
2080     return -1;
2081   hwi_nit = nit.to_shwi ();
2082
2083   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
2084 }
2085
2086 /* Returns the loop depth of the loop BB belongs to.  */
2087
2088 int
2089 bb_loop_depth (const_basic_block bb)
2090 {
2091   return bb->loop_father ? loop_depth (bb->loop_father) : 0;
2092 }
2093
2094 /* Marks LOOP for removal and sets LOOPS_NEED_FIXUP.  */
2095
2096 void
2097 mark_loop_for_removal (loop_p loop)
2098 {
2099   if (loop->header == NULL)
2100     return;
2101   loop->former_header = loop->header;
2102   loop->header = NULL;
2103   loop->latch = NULL;
2104   loops_state_set (LOOPS_NEED_FIXUP);
2105 }