cgraph.h: Flatten.
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / ree.c
1 /* Redundant Extension Elimination pass for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2010-2014 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Ilya Enkovich (ilya.enkovich@intel.com)
4
5    Based on the Redundant Zero-extension elimination pass contributed by
6    Sriraman Tallam (tmsriram@google.com) and Silvius Rus (rus@google.com).
7
8 This file is part of GCC.
9
10 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
11 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
12 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
13 version.
14
15 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
16 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
17 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
18 for more details.
19
20 You should have received a copy of the GNU General Public License
21 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
22 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
23
24
25 /* Problem Description :
26    --------------------
27    This pass is intended to remove redundant extension instructions.
28    Such instructions appear for different reasons.  We expect some of
29    them due to implicit zero-extension in 64-bit registers after writing
30    to their lower 32-bit half (e.g. for the x86-64 architecture).
31    Another possible reason is a type cast which follows a load (for
32    instance a register restore) and which can be combined into a single
33    instruction, and for which earlier local passes, e.g. the combiner,
34    weren't able to optimize.
35
36    How does this pass work  ?
37    --------------------------
38
39    This pass is run after register allocation.  Hence, all registers that
40    this pass deals with are hard registers.  This pass first looks for an
41    extension instruction that could possibly be redundant.  Such extension
42    instructions show up in RTL with the pattern  :
43    (set (reg:<SWI248> x) (any_extend:<SWI248> (reg:<SWI124> x))),
44    where x can be any hard register.
45    Now, this pass tries to eliminate this instruction by merging the
46    extension with the definitions of register x.  For instance, if
47    one of the definitions of register x was  :
48    (set (reg:SI x) (plus:SI (reg:SI z1) (reg:SI z2))),
49    followed by extension  :
50    (set (reg:DI x) (zero_extend:DI (reg:SI x)))
51    then the combination converts this into :
52    (set (reg:DI x) (zero_extend:DI (plus:SI (reg:SI z1) (reg:SI z2)))).
53    If all the merged definitions are recognizable assembly instructions,
54    the extension is effectively eliminated.
55
56    For example, for the x86-64 architecture, implicit zero-extensions
57    are captured with appropriate patterns in the i386.md file.  Hence,
58    these merged definition can be matched to a single assembly instruction.
59    The original extension instruction is then deleted if all the
60    definitions can be merged.
61
62    However, there are cases where the definition instruction cannot be
63    merged with an extension.  Examples are CALL instructions.  In such
64    cases, the original extension is not redundant and this pass does
65    not delete it.
66
67    Handling conditional moves :
68    ----------------------------
69
70    Architectures like x86-64 support conditional moves whose semantics for
71    extension differ from the other instructions.  For instance, the
72    instruction *cmov ebx, eax*
73    zero-extends eax onto rax only when the move from ebx to eax happens.
74    Otherwise, eax may not be zero-extended.  Consider conditional moves as
75    RTL instructions of the form
76    (set (reg:SI x) (if_then_else (cond) (reg:SI y) (reg:SI z))).
77    This pass tries to merge an extension with a conditional move by
78    actually merging the definitions of y and z with an extension and then
79    converting the conditional move into :
80    (set (reg:DI x) (if_then_else (cond) (reg:DI y) (reg:DI z))).
81    Since registers y and z are extended, register x will also be extended
82    after the conditional move.  Note that this step has to be done
83    transitively since the definition of a conditional copy can be
84    another conditional copy.
85
86    Motivating Example I :
87    ---------------------
88    For this program :
89    **********************************************
90    bad_code.c
91
92    int mask[1000];
93
94    int foo(unsigned x)
95    {
96      if (x < 10)
97        x = x * 45;
98      else
99        x = x * 78;
100      return mask[x];
101    }
102    **********************************************
103
104    $ gcc -O2 bad_code.c
105      ........
106      400315:       b8 4e 00 00 00          mov    $0x4e,%eax
107      40031a:       0f af f8                imul   %eax,%edi
108      40031d:       89 ff                   mov    %edi,%edi - useless extension
109      40031f:       8b 04 bd 60 19 40 00    mov    0x401960(,%rdi,4),%eax
110      400326:       c3                      retq
111      ......
112      400330:       ba 2d 00 00 00          mov    $0x2d,%edx
113      400335:       0f af fa                imul   %edx,%edi
114      400338:       89 ff                   mov    %edi,%edi - useless extension
115      40033a:       8b 04 bd 60 19 40 00    mov    0x401960(,%rdi,4),%eax
116      400341:       c3                      retq
117
118    $ gcc -O2 -free bad_code.c
119      ......
120      400315:       6b ff 4e                imul   $0x4e,%edi,%edi
121      400318:       8b 04 bd 40 19 40 00    mov    0x401940(,%rdi,4),%eax
122      40031f:       c3                      retq
123      400320:       6b ff 2d                imul   $0x2d,%edi,%edi
124      400323:       8b 04 bd 40 19 40 00    mov    0x401940(,%rdi,4),%eax
125      40032a:       c3                      retq
126
127    Motivating Example II :
128    ---------------------
129
130    Here is an example with a conditional move.
131
132    For this program :
133    **********************************************
134
135    unsigned long long foo(unsigned x , unsigned y)
136    {
137      unsigned z;
138      if (x > 100)
139        z = x + y;
140      else
141        z = x - y;
142      return (unsigned long long)(z);
143    }
144
145    $ gcc -O2 bad_code.c
146      ............
147      400360:       8d 14 3e                lea    (%rsi,%rdi,1),%edx
148      400363:       89 f8                   mov    %edi,%eax
149      400365:       29 f0                   sub    %esi,%eax
150      400367:       83 ff 65                cmp    $0x65,%edi
151      40036a:       0f 43 c2                cmovae %edx,%eax
152      40036d:       89 c0                   mov    %eax,%eax - useless extension
153      40036f:       c3                      retq
154
155    $ gcc -O2 -free bad_code.c
156      .............
157      400360:       89 fa                   mov    %edi,%edx
158      400362:       8d 04 3e                lea    (%rsi,%rdi,1),%eax
159      400365:       29 f2                   sub    %esi,%edx
160      400367:       83 ff 65                cmp    $0x65,%edi
161      40036a:       89 d6                   mov    %edx,%esi
162      40036c:       48 0f 42 c6             cmovb  %rsi,%rax
163      400370:       c3                      retq
164
165   Motivating Example III :
166   ---------------------
167
168   Here is an example with a type cast.
169
170   For this program :
171   **********************************************
172
173   void test(int size, unsigned char *in, unsigned char *out)
174   {
175     int i;
176     unsigned char xr, xg, xy=0;
177
178     for (i = 0; i < size; i++) {
179       xr = *in++;
180       xg = *in++;
181       xy = (unsigned char) ((19595*xr + 38470*xg) >> 16);
182       *out++ = xy;
183     }
184   }
185
186   $ gcc -O2 bad_code.c
187     ............
188     10:   0f b6 0e                movzbl (%rsi),%ecx
189     13:   0f b6 46 01             movzbl 0x1(%rsi),%eax
190     17:   48 83 c6 02             add    $0x2,%rsi
191     1b:   0f b6 c9                movzbl %cl,%ecx - useless extension
192     1e:   0f b6 c0                movzbl %al,%eax - useless extension
193     21:   69 c9 8b 4c 00 00       imul   $0x4c8b,%ecx,%ecx
194     27:   69 c0 46 96 00 00       imul   $0x9646,%eax,%eax
195
196    $ gcc -O2 -free bad_code.c
197      .............
198     10:   0f b6 0e                movzbl (%rsi),%ecx
199     13:   0f b6 46 01             movzbl 0x1(%rsi),%eax
200     17:   48 83 c6 02             add    $0x2,%rsi
201     1b:   69 c9 8b 4c 00 00       imul   $0x4c8b,%ecx,%ecx
202     21:   69 c0 46 96 00 00       imul   $0x9646,%eax,%eax
203
204    Usefulness :
205    ----------
206
207    The original redundant zero-extension elimination pass reported reduction
208    of the dynamic instruction count of a compression benchmark by 2.8% and
209    improvement of its run time by about 1%.
210
211    The additional performance gain with the enhanced pass is mostly expected
212    on in-order architectures where redundancy cannot be compensated by out of
213    order execution.  Measurements showed up to 10% performance gain (reduced
214    run time) on EEMBC 2.0 benchmarks on Atom processor with geomean performance
215    gain 1%.  */
216
217
218 #include "config.h"
219 #include "system.h"
220 #include "coretypes.h"
221 #include "tm.h"
222 #include "rtl.h"
223 #include "tree.h"
224 #include "tm_p.h"
225 #include "flags.h"
226 #include "regs.h"
227 #include "hard-reg-set.h"
228 #include "predict.h"
229 #include "vec.h"
230 #include "hashtab.h"
231 #include "hash-set.h"
232 #include "machmode.h"
233 #include "input.h"
234 #include "function.h"
235 #include "dominance.h"
236 #include "cfg.h"
237 #include "cfgrtl.h"
238 #include "basic-block.h"
239 #include "insn-config.h"
240 #include "expr.h"
241 #include "insn-attr.h"
242 #include "recog.h"
243 #include "diagnostic-core.h"
244 #include "target.h"
245 #include "optabs.h"
246 #include "insn-codes.h"
247 #include "rtlhooks-def.h"
248 #include "params.h"
249 #include "tree-pass.h"
250 #include "df.h"
251 #include "hash-map.h"
252 #include "is-a.h"
253 #include "plugin-api.h"
254 #include "ipa-ref.h"
255 #include "cgraph.h"
256
257 /* This structure represents a candidate for elimination.  */
258
259 typedef struct ext_cand
260 {
261   /* The expression.  */
262   const_rtx expr;
263
264   /* The kind of extension.  */
265   enum rtx_code code;
266
267   /* The destination mode.  */
268   enum machine_mode mode;
269
270   /* The instruction where it lives.  */
271   rtx_insn *insn;
272 } ext_cand;
273
274
275 static int max_insn_uid;
276
277 /* Given a insn (CURR_INSN), an extension candidate for removal (CAND)
278    and a pointer to the SET rtx (ORIG_SET) that needs to be modified,
279    this code modifies the SET rtx to a new SET rtx that extends the
280    right hand expression into a register on the left hand side.  Note
281    that multiple assumptions are made about the nature of the set that
282    needs to be true for this to work and is called from merge_def_and_ext.
283
284    Original :
285    (set (reg a) (expression))
286
287    Transform :
288    (set (reg a) (any_extend (expression)))
289
290    Special Cases :
291    If the expression is a constant or another extension, then directly
292    assign it to the register.  */
293
294 static bool
295 combine_set_extension (ext_cand *cand, rtx_insn *curr_insn, rtx *orig_set)
296 {
297   rtx orig_src = SET_SRC (*orig_set);
298   rtx new_set;
299   rtx cand_pat = PATTERN (cand->insn);
300
301   /* If the extension's source/destination registers are not the same
302      then we need to change the original load to reference the destination
303      of the extension.  Then we need to emit a copy from that destination
304      to the original destination of the load.  */
305   rtx new_reg;
306   bool copy_needed
307     = (REGNO (SET_DEST (cand_pat)) != REGNO (XEXP (SET_SRC (cand_pat), 0)));
308   if (copy_needed)
309     new_reg = gen_rtx_REG (cand->mode, REGNO (SET_DEST (cand_pat)));
310   else
311     new_reg = gen_rtx_REG (cand->mode, REGNO (SET_DEST (*orig_set)));
312
313 #if 0
314   /* Rethinking test.  Temporarily disabled.  */
315   /* We're going to be widening the result of DEF_INSN, ensure that doing so
316      doesn't change the number of hard registers needed for the result.  */
317   if (HARD_REGNO_NREGS (REGNO (new_reg), cand->mode)
318       != HARD_REGNO_NREGS (REGNO (SET_DEST (*orig_set)),
319                            GET_MODE (SET_DEST (*orig_set))))
320         return false;
321 #endif
322
323   /* Merge constants by directly moving the constant into the register under
324      some conditions.  Recall that RTL constants are sign-extended.  */
325   if (GET_CODE (orig_src) == CONST_INT
326       && HOST_BITS_PER_WIDE_INT >= GET_MODE_BITSIZE (cand->mode))
327     {
328       if (INTVAL (orig_src) >= 0 || cand->code == SIGN_EXTEND)
329         new_set = gen_rtx_SET (VOIDmode, new_reg, orig_src);
330       else
331         {
332           /* Zero-extend the negative constant by masking out the bits outside
333              the source mode.  */
334           enum machine_mode src_mode = GET_MODE (SET_DEST (*orig_set));
335           rtx new_const_int
336             = gen_int_mode (INTVAL (orig_src) & GET_MODE_MASK (src_mode),
337                             GET_MODE (new_reg));
338           new_set = gen_rtx_SET (VOIDmode, new_reg, new_const_int);
339         }
340     }
341   else if (GET_MODE (orig_src) == VOIDmode)
342     {
343       /* This is mostly due to a call insn that should not be optimized.  */
344       return false;
345     }
346   else if (GET_CODE (orig_src) == cand->code)
347     {
348       /* Here is a sequence of two extensions.  Try to merge them.  */
349       rtx temp_extension
350         = gen_rtx_fmt_e (cand->code, cand->mode, XEXP (orig_src, 0));
351       rtx simplified_temp_extension = simplify_rtx (temp_extension);
352       if (simplified_temp_extension)
353         temp_extension = simplified_temp_extension;
354       new_set = gen_rtx_SET (VOIDmode, new_reg, temp_extension);
355     }
356   else if (GET_CODE (orig_src) == IF_THEN_ELSE)
357     {
358       /* Only IF_THEN_ELSE of phi-type copies are combined.  Otherwise,
359          in general, IF_THEN_ELSE should not be combined.  */
360       return false;
361     }
362   else
363     {
364       /* This is the normal case.  */
365       rtx temp_extension
366         = gen_rtx_fmt_e (cand->code, cand->mode, orig_src);
367       rtx simplified_temp_extension = simplify_rtx (temp_extension);
368       if (simplified_temp_extension)
369         temp_extension = simplified_temp_extension;
370       new_set = gen_rtx_SET (VOIDmode, new_reg, temp_extension);
371     }
372
373   /* This change is a part of a group of changes.  Hence,
374      validate_change will not try to commit the change.  */
375   if (validate_change (curr_insn, orig_set, new_set, true))
376     {
377       if (dump_file)
378         {
379           fprintf (dump_file,
380                    "Tentatively merged extension with definition %s:\n",
381                    (copy_needed) ? "(copy needed)" : "");
382           print_rtl_single (dump_file, curr_insn);
383         }
384       return true;
385     }
386
387   return false;
388 }
389
390 /* Treat if_then_else insns, where the operands of both branches
391    are registers, as copies.  For instance,
392    Original :
393    (set (reg:SI a) (if_then_else (cond) (reg:SI b) (reg:SI c)))
394    Transformed :
395    (set (reg:DI a) (if_then_else (cond) (reg:DI b) (reg:DI c)))
396    DEF_INSN is the if_then_else insn.  */
397
398 static bool
399 transform_ifelse (ext_cand *cand, rtx_insn *def_insn)
400 {
401   rtx set_insn = PATTERN (def_insn);
402   rtx srcreg, dstreg, srcreg2;
403   rtx map_srcreg, map_dstreg, map_srcreg2;
404   rtx ifexpr;
405   rtx cond;
406   rtx new_set;
407
408   gcc_assert (GET_CODE (set_insn) == SET);
409
410   cond = XEXP (SET_SRC (set_insn), 0);
411   dstreg = SET_DEST (set_insn);
412   srcreg = XEXP (SET_SRC (set_insn), 1);
413   srcreg2 = XEXP (SET_SRC (set_insn), 2);
414   /* If the conditional move already has the right or wider mode,
415      there is nothing to do.  */
416   if (GET_MODE_SIZE (GET_MODE (dstreg)) >= GET_MODE_SIZE (cand->mode))
417     return true;
418
419   map_srcreg = gen_rtx_REG (cand->mode, REGNO (srcreg));
420   map_srcreg2 = gen_rtx_REG (cand->mode, REGNO (srcreg2));
421   map_dstreg = gen_rtx_REG (cand->mode, REGNO (dstreg));
422   ifexpr = gen_rtx_IF_THEN_ELSE (cand->mode, cond, map_srcreg, map_srcreg2);
423   new_set = gen_rtx_SET (VOIDmode, map_dstreg, ifexpr);
424
425   if (validate_change (def_insn, &PATTERN (def_insn), new_set, true))
426     {
427       if (dump_file)
428         {
429           fprintf (dump_file,
430                    "Mode of conditional move instruction extended:\n");
431           print_rtl_single (dump_file, def_insn);
432         }
433       return true;
434     }
435
436   return false;
437 }
438
439 /* Get all the reaching definitions of an instruction.  The definitions are
440    desired for REG used in INSN.  Return the definition list or NULL if a
441    definition is missing.  If DEST is non-NULL, additionally push the INSN
442    of the definitions onto DEST.  */
443
444 static struct df_link *
445 get_defs (rtx_insn *insn, rtx reg, vec<rtx_insn *> *dest)
446 {
447   df_ref use;
448   struct df_link *ref_chain, *ref_link;
449
450   FOR_EACH_INSN_USE (use, insn)
451     {
452       if (GET_CODE (DF_REF_REG (use)) == SUBREG)
453         return NULL;
454       if (REGNO (DF_REF_REG (use)) == REGNO (reg))
455         break;
456     }
457
458   gcc_assert (use != NULL);
459
460   ref_chain = DF_REF_CHAIN (use);
461
462   for (ref_link = ref_chain; ref_link; ref_link = ref_link->next)
463     {
464       /* Problem getting some definition for this instruction.  */
465       if (ref_link->ref == NULL)
466         return NULL;
467       if (DF_REF_INSN_INFO (ref_link->ref) == NULL)
468         return NULL;
469     }
470
471   if (dest)
472     for (ref_link = ref_chain; ref_link; ref_link = ref_link->next)
473       dest->safe_push (DF_REF_INSN (ref_link->ref));
474
475   return ref_chain;
476 }
477
478 /* Return true if INSN is
479      (SET (reg REGNO (def_reg)) (if_then_else (cond) (REG x1) (REG x2)))
480    and store x1 and x2 in REG_1 and REG_2.  */
481
482 static bool
483 is_cond_copy_insn (rtx_insn *insn, rtx *reg1, rtx *reg2)
484 {
485   rtx expr = single_set (insn);
486
487   if (expr != NULL_RTX
488       && GET_CODE (expr) == SET
489       && GET_CODE (SET_DEST (expr)) == REG
490       && GET_CODE (SET_SRC (expr))  == IF_THEN_ELSE
491       && GET_CODE (XEXP (SET_SRC (expr), 1)) == REG
492       && GET_CODE (XEXP (SET_SRC (expr), 2)) == REG)
493     {
494       *reg1 = XEXP (SET_SRC (expr), 1);
495       *reg2 = XEXP (SET_SRC (expr), 2);
496       return true;
497     }
498
499   return false;
500 }
501
502 enum ext_modified_kind
503 {
504   /* The insn hasn't been modified by ree pass yet.  */
505   EXT_MODIFIED_NONE,
506   /* Changed into zero extension.  */
507   EXT_MODIFIED_ZEXT,
508   /* Changed into sign extension.  */
509   EXT_MODIFIED_SEXT
510 };
511
512 struct ATTRIBUTE_PACKED ext_modified
513 {
514   /* Mode from which ree has zero or sign extended the destination.  */
515   ENUM_BITFIELD(machine_mode) mode : 8;
516
517   /* Kind of modification of the insn.  */
518   ENUM_BITFIELD(ext_modified_kind) kind : 2;
519
520   unsigned int do_not_reextend : 1;
521
522   /* True if the insn is scheduled to be deleted.  */
523   unsigned int deleted : 1;
524 };
525
526 /* Vectors used by combine_reaching_defs and its helpers.  */
527 typedef struct ext_state
528 {
529   /* In order to avoid constant alloc/free, we keep these
530      4 vectors live through the entire find_and_remove_re and just
531      truncate them each time.  */
532   vec<rtx_insn *> defs_list;
533   vec<rtx_insn *> copies_list;
534   vec<rtx_insn *> modified_list;
535   vec<rtx_insn *> work_list;
536
537   /* For instructions that have been successfully modified, this is
538      the original mode from which the insn is extending and
539      kind of extension.  */
540   struct ext_modified *modified;
541 } ext_state;
542
543 /* Reaching Definitions of the extended register could be conditional copies
544    or regular definitions.  This function separates the two types into two
545    lists, STATE->DEFS_LIST and STATE->COPIES_LIST.  This is necessary because,
546    if a reaching definition is a conditional copy, merging the extension with
547    this definition is wrong.  Conditional copies are merged by transitively
548    merging their definitions.  The defs_list is populated with all the reaching
549    definitions of the extension instruction (EXTEND_INSN) which must be merged
550    with an extension.  The copies_list contains all the conditional moves that
551    will later be extended into a wider mode conditional move if all the merges
552    are successful.  The function returns false upon failure, true upon
553    success.  */
554
555 static bool
556 make_defs_and_copies_lists (rtx_insn *extend_insn, const_rtx set_pat,
557                             ext_state *state)
558 {
559   rtx src_reg = XEXP (SET_SRC (set_pat), 0);
560   bool *is_insn_visited;
561   bool ret = true;
562
563   state->work_list.truncate (0);
564
565   /* Initialize the work list.  */
566   if (!get_defs (extend_insn, src_reg, &state->work_list))
567     gcc_unreachable ();
568
569   is_insn_visited = XCNEWVEC (bool, max_insn_uid);
570
571   /* Perform transitive closure for conditional copies.  */
572   while (!state->work_list.is_empty ())
573     {
574       rtx_insn *def_insn = state->work_list.pop ();
575       rtx reg1, reg2;
576
577       gcc_assert (INSN_UID (def_insn) < max_insn_uid);
578
579       if (is_insn_visited[INSN_UID (def_insn)])
580         continue;
581       is_insn_visited[INSN_UID (def_insn)] = true;
582
583       if (is_cond_copy_insn (def_insn, &reg1, &reg2))
584         {
585           /* Push it onto the copy list first.  */
586           state->copies_list.safe_push (def_insn);
587
588           /* Now perform the transitive closure.  */
589           if (!get_defs (def_insn, reg1, &state->work_list)
590               || !get_defs (def_insn, reg2, &state->work_list))
591             {
592               ret = false;
593               break;
594             }
595         }
596       else
597         state->defs_list.safe_push (def_insn);
598     }
599
600   XDELETEVEC (is_insn_visited);
601
602   return ret;
603 }
604
605 /* If DEF_INSN has single SET expression, possibly buried inside
606    a PARALLEL, return the address of the SET expression, else
607    return NULL.  This is similar to single_set, except that
608    single_set allows multiple SETs when all but one is dead.  */
609 static rtx *
610 get_sub_rtx (rtx_insn *def_insn)
611 {
612   enum rtx_code code = GET_CODE (PATTERN (def_insn));
613   rtx *sub_rtx = NULL;
614
615   if (code == PARALLEL)
616     {
617       for (int i = 0; i < XVECLEN (PATTERN (def_insn), 0); i++)
618         {
619           rtx s_expr = XVECEXP (PATTERN (def_insn), 0, i);
620           if (GET_CODE (s_expr) != SET)
621             continue;
622
623           if (sub_rtx == NULL)
624             sub_rtx = &XVECEXP (PATTERN (def_insn), 0, i);
625           else
626             {
627               /* PARALLEL with multiple SETs.  */
628               return NULL;
629             }
630         }
631     }
632   else if (code == SET)
633     sub_rtx = &PATTERN (def_insn);
634   else
635     {
636       /* It is not a PARALLEL or a SET, what could it be ? */
637       return NULL;
638     }
639
640   gcc_assert (sub_rtx != NULL);
641   return sub_rtx;
642 }
643
644 /* Merge the DEF_INSN with an extension.  Calls combine_set_extension
645    on the SET pattern.  */
646
647 static bool
648 merge_def_and_ext (ext_cand *cand, rtx_insn *def_insn, ext_state *state)
649 {
650   enum machine_mode ext_src_mode;
651   rtx *sub_rtx;
652
653   ext_src_mode = GET_MODE (XEXP (SET_SRC (cand->expr), 0));
654   sub_rtx = get_sub_rtx (def_insn);
655
656   if (sub_rtx == NULL)
657     return false;
658
659   if (REG_P (SET_DEST (*sub_rtx))
660       && (GET_MODE (SET_DEST (*sub_rtx)) == ext_src_mode
661           || ((state->modified[INSN_UID (def_insn)].kind
662                == (cand->code == ZERO_EXTEND
663                    ? EXT_MODIFIED_ZEXT : EXT_MODIFIED_SEXT))
664               && state->modified[INSN_UID (def_insn)].mode
665                  == ext_src_mode)))
666     {
667       if (GET_MODE_SIZE (GET_MODE (SET_DEST (*sub_rtx)))
668           >= GET_MODE_SIZE (cand->mode))
669         return true;
670       /* If def_insn is already scheduled to be deleted, don't attempt
671          to modify it.  */
672       if (state->modified[INSN_UID (def_insn)].deleted)
673         return false;
674       if (combine_set_extension (cand, def_insn, sub_rtx))
675         {
676           if (state->modified[INSN_UID (def_insn)].kind == EXT_MODIFIED_NONE)
677             state->modified[INSN_UID (def_insn)].mode = ext_src_mode;
678           return true;
679         }
680     }
681
682   return false;
683 }
684
685 /* Given SRC, which should be one or more extensions of a REG, strip
686    away the extensions and return the REG.  */
687
688 static inline rtx
689 get_extended_src_reg (rtx src)
690 {
691   while (GET_CODE (src) == SIGN_EXTEND || GET_CODE (src) == ZERO_EXTEND)
692     src = XEXP (src, 0);
693   gcc_assert (REG_P (src));
694   return src;
695 }
696
697 /* This function goes through all reaching defs of the source
698    of the candidate for elimination (CAND) and tries to combine
699    the extension with the definition instruction.  The changes
700    are made as a group so that even if one definition cannot be
701    merged, all reaching definitions end up not being merged.
702    When a conditional copy is encountered, merging is attempted
703    transitively on its definitions.  It returns true upon success
704    and false upon failure.  */
705
706 static bool
707 combine_reaching_defs (ext_cand *cand, const_rtx set_pat, ext_state *state)
708 {
709   rtx_insn *def_insn;
710   bool merge_successful = true;
711   int i;
712   int defs_ix;
713   bool outcome;
714
715   state->defs_list.truncate (0);
716   state->copies_list.truncate (0);
717
718   outcome = make_defs_and_copies_lists (cand->insn, set_pat, state);
719
720   if (!outcome)
721     return false;
722
723   /* If the destination operand of the extension is a different
724      register than the source operand, then additional restrictions
725      are needed.  Note we have to handle cases where we have nested
726      extensions in the source operand.  */
727   bool copy_needed
728     = (REGNO (SET_DEST (PATTERN (cand->insn)))
729        != REGNO (get_extended_src_reg (SET_SRC (PATTERN (cand->insn)))));
730   if (copy_needed)
731     {
732       /* In theory we could handle more than one reaching def, it
733          just makes the code to update the insn stream more complex.  */
734       if (state->defs_list.length () != 1)
735         return false;
736
737       /* We require the candidate not already be modified.  It may,
738          for example have been changed from a (sign_extend (reg))
739          into (zero_extend (sign_extend (reg))).
740
741          Handling that case shouldn't be terribly difficult, but the code
742          here and the code to emit copies would need auditing.  Until
743          we see a need, this is the safe thing to do.  */
744       if (state->modified[INSN_UID (cand->insn)].kind != EXT_MODIFIED_NONE)
745         return false;
746
747       /* Transformation of
748          (set (reg1) (expression))
749          (set (reg2) (any_extend (reg1)))
750          into
751          (set (reg2) (any_extend (expression)))
752          (set (reg1) (reg2))
753          is only valid for scalar integral modes, as it relies on the low
754          subreg of reg1 to have the value of (expression), which is not true
755          e.g. for vector modes.  */
756       if (!SCALAR_INT_MODE_P (GET_MODE (SET_DEST (PATTERN (cand->insn)))))
757         return false;
758
759       enum machine_mode dst_mode = GET_MODE (SET_DEST (PATTERN (cand->insn)));
760       rtx src_reg = get_extended_src_reg (SET_SRC (PATTERN (cand->insn)));
761
762       /* Ensure the number of hard registers of the copy match.  */
763       if (HARD_REGNO_NREGS (REGNO (src_reg), dst_mode)
764           != HARD_REGNO_NREGS (REGNO (src_reg), GET_MODE (src_reg)))
765         return false;
766
767       /* There's only one reaching def.  */
768       rtx_insn *def_insn = state->defs_list[0];
769
770       /* The defining statement must not have been modified either.  */
771       if (state->modified[INSN_UID (def_insn)].kind != EXT_MODIFIED_NONE)
772         return false;
773
774       /* The defining statement and candidate insn must be in the same block.
775          This is merely to keep the test for safety and updating the insn
776          stream simple.  Also ensure that within the block the candidate
777          follows the defining insn.  */
778       basic_block bb = BLOCK_FOR_INSN (cand->insn);
779       if (bb != BLOCK_FOR_INSN (def_insn)
780           || DF_INSN_LUID (def_insn) > DF_INSN_LUID (cand->insn))
781         return false;
782
783       /* If there is an overlap between the destination of DEF_INSN and
784          CAND->insn, then this transformation is not safe.  Note we have
785          to test in the widened mode.  */
786       rtx *dest_sub_rtx = get_sub_rtx (def_insn);
787       if (dest_sub_rtx == NULL
788           || !REG_P (SET_DEST (*dest_sub_rtx)))
789         return false;
790
791       rtx tmp_reg = gen_rtx_REG (GET_MODE (SET_DEST (PATTERN (cand->insn))),
792                                  REGNO (SET_DEST (*dest_sub_rtx)));
793       if (reg_overlap_mentioned_p (tmp_reg, SET_DEST (PATTERN (cand->insn))))
794         return false;
795
796       /* The destination register of the extension insn must not be
797          used or set between the def_insn and cand->insn exclusive.  */
798       if (reg_used_between_p (SET_DEST (PATTERN (cand->insn)),
799                               def_insn, cand->insn)
800           || reg_set_between_p (SET_DEST (PATTERN (cand->insn)),
801                                 def_insn, cand->insn))
802         return false;
803
804       /* We must be able to copy between the two registers.   Generate,
805          recognize and verify constraints of the copy.  Also fail if this
806          generated more than one insn.
807
808          This generates garbage since we throw away the insn when we're
809          done, only to recreate it later if this test was successful. 
810
811          Make sure to get the mode from the extension (cand->insn).  This
812          is different than in the code to emit the copy as we have not
813          modified the defining insn yet.  */
814       start_sequence ();
815       rtx pat = PATTERN (cand->insn);
816       rtx new_dst = gen_rtx_REG (GET_MODE (SET_DEST (pat)),
817                                  REGNO (get_extended_src_reg (SET_SRC (pat))));
818       rtx new_src = gen_rtx_REG (GET_MODE (SET_DEST (pat)),
819                                  REGNO (SET_DEST (pat)));
820       emit_move_insn (new_dst, new_src);
821
822       rtx_insn *insn = get_insns();
823       end_sequence ();
824       if (NEXT_INSN (insn))
825         return false;
826       if (recog_memoized (insn) == -1)
827         return false;
828       extract_insn (insn);
829       if (!constrain_operands (1, get_preferred_alternatives (insn, bb)))
830         return false;
831     }
832
833
834   /* If cand->insn has been already modified, update cand->mode to a wider
835      mode if possible, or punt.  */
836   if (state->modified[INSN_UID (cand->insn)].kind != EXT_MODIFIED_NONE)
837     {
838       enum machine_mode mode;
839       rtx set;
840
841       if (state->modified[INSN_UID (cand->insn)].kind
842           != (cand->code == ZERO_EXTEND
843               ? EXT_MODIFIED_ZEXT : EXT_MODIFIED_SEXT)
844           || state->modified[INSN_UID (cand->insn)].mode != cand->mode
845           || (set = single_set (cand->insn)) == NULL_RTX)
846         return false;
847       mode = GET_MODE (SET_DEST (set));
848       gcc_assert (GET_MODE_SIZE (mode) >= GET_MODE_SIZE (cand->mode));
849       cand->mode = mode;
850     }
851
852   merge_successful = true;
853
854   /* Go through the defs vector and try to merge all the definitions
855      in this vector.  */
856   state->modified_list.truncate (0);
857   FOR_EACH_VEC_ELT (state->defs_list, defs_ix, def_insn)
858     {
859       if (merge_def_and_ext (cand, def_insn, state))
860         state->modified_list.safe_push (def_insn);
861       else
862         {
863           merge_successful = false;
864           break;
865         }
866     }
867
868   /* Now go through the conditional copies vector and try to merge all
869      the copies in this vector.  */
870   if (merge_successful)
871     {
872       FOR_EACH_VEC_ELT (state->copies_list, i, def_insn)
873         {
874           if (transform_ifelse (cand, def_insn))
875             state->modified_list.safe_push (def_insn);
876           else
877             {
878               merge_successful = false;
879               break;
880             }
881         }
882     }
883
884   if (merge_successful)
885     {
886       /* Commit the changes here if possible
887          FIXME: It's an all-or-nothing scenario.  Even if only one definition
888          cannot be merged, we entirely give up.  In the future, we should allow
889          extensions to be partially eliminated along those paths where the
890          definitions could be merged.  */
891       if (apply_change_group ())
892         {
893           if (dump_file)
894             fprintf (dump_file, "All merges were successful.\n");
895
896           FOR_EACH_VEC_ELT (state->modified_list, i, def_insn)
897             {
898               ext_modified *modified = &state->modified[INSN_UID (def_insn)];
899               if (modified->kind == EXT_MODIFIED_NONE)
900                 modified->kind = (cand->code == ZERO_EXTEND ? EXT_MODIFIED_ZEXT
901                                                             : EXT_MODIFIED_SEXT);
902
903               if (copy_needed)
904                 modified->do_not_reextend = 1;
905             }
906           return true;
907         }
908       else
909         {
910           /* Changes need not be cancelled explicitly as apply_change_group
911              does it.  Print list of definitions in the dump_file for debug
912              purposes.  This extension cannot be deleted.  */
913           if (dump_file)
914             {
915               fprintf (dump_file,
916                        "Merge cancelled, non-mergeable definitions:\n");
917               FOR_EACH_VEC_ELT (state->modified_list, i, def_insn)
918                 print_rtl_single (dump_file, def_insn);
919             }
920         }
921     }
922   else
923     {
924       /* Cancel any changes that have been made so far.  */
925       cancel_changes (0);
926     }
927
928   return false;
929 }
930
931 /* Add an extension pattern that could be eliminated.  */
932
933 static void
934 add_removable_extension (const_rtx expr, rtx_insn *insn,
935                          vec<ext_cand> *insn_list,
936                          unsigned *def_map)
937 {
938   enum rtx_code code;
939   enum machine_mode mode;
940   unsigned int idx;
941   rtx src, dest;
942
943   /* We are looking for SET (REG N) (ANY_EXTEND (REG N)).  */
944   if (GET_CODE (expr) != SET)
945     return;
946
947   src = SET_SRC (expr);
948   code = GET_CODE (src);
949   dest = SET_DEST (expr);
950   mode = GET_MODE (dest);
951
952   if (REG_P (dest)
953       && (code == SIGN_EXTEND || code == ZERO_EXTEND)
954       && REG_P (XEXP (src, 0)))
955     {
956       struct df_link *defs, *def;
957       ext_cand *cand;
958
959       /* First, make sure we can get all the reaching definitions.  */
960       defs = get_defs (insn, XEXP (src, 0), NULL);
961       if (!defs)
962         {
963           if (dump_file)
964             {
965               fprintf (dump_file, "Cannot eliminate extension:\n");
966               print_rtl_single (dump_file, insn);
967               fprintf (dump_file, " because of missing definition(s)\n");
968             }
969           return;
970         }
971
972       /* Second, make sure the reaching definitions don't feed another and
973          different extension.  FIXME: this obviously can be improved.  */
974       for (def = defs; def; def = def->next)
975         if ((idx = def_map[INSN_UID (DF_REF_INSN (def->ref))])
976             && (cand = &(*insn_list)[idx - 1])
977             && cand->code != code)
978           {
979             if (dump_file)
980               {
981                 fprintf (dump_file, "Cannot eliminate extension:\n");
982                 print_rtl_single (dump_file, insn);
983                 fprintf (dump_file, " because of other extension\n");
984               }
985             return;
986           }
987
988       /* Then add the candidate to the list and insert the reaching definitions
989          into the definition map.  */
990       ext_cand e = {expr, code, mode, insn};
991       insn_list->safe_push (e);
992       idx = insn_list->length ();
993
994       for (def = defs; def; def = def->next)
995         def_map[INSN_UID (DF_REF_INSN (def->ref))] = idx;
996     }
997 }
998
999 /* Traverse the instruction stream looking for extensions and return the
1000    list of candidates.  */
1001
1002 static vec<ext_cand>
1003 find_removable_extensions (void)
1004 {
1005   vec<ext_cand> insn_list = vNULL;
1006   basic_block bb;
1007   rtx_insn *insn;
1008   rtx set;
1009   unsigned *def_map = XCNEWVEC (unsigned, max_insn_uid);
1010
1011   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
1012     FOR_BB_INSNS (bb, insn)
1013       {
1014         if (!NONDEBUG_INSN_P (insn))
1015           continue;
1016
1017         set = single_set (insn);
1018         if (set == NULL_RTX)
1019           continue;
1020         add_removable_extension (set, insn, &insn_list, def_map);
1021       }
1022
1023   XDELETEVEC (def_map);
1024
1025   return insn_list;
1026 }
1027
1028 /* This is the main function that checks the insn stream for redundant
1029    extensions and tries to remove them if possible.  */
1030
1031 static void
1032 find_and_remove_re (void)
1033 {
1034   ext_cand *curr_cand;
1035   rtx_insn *curr_insn = NULL;
1036   int num_re_opportunities = 0, num_realized = 0, i;
1037   vec<ext_cand> reinsn_list;
1038   auto_vec<rtx_insn *> reinsn_del_list;
1039   auto_vec<rtx_insn *> reinsn_copy_list;
1040   ext_state state;
1041
1042   /* Construct DU chain to get all reaching definitions of each
1043      extension instruction.  */
1044   df_set_flags (DF_RD_PRUNE_DEAD_DEFS);
1045   df_chain_add_problem (DF_UD_CHAIN + DF_DU_CHAIN);
1046   df_analyze ();
1047   df_set_flags (DF_DEFER_INSN_RESCAN);
1048
1049   max_insn_uid = get_max_uid ();
1050   reinsn_list = find_removable_extensions ();
1051   state.defs_list.create (0);
1052   state.copies_list.create (0);
1053   state.modified_list.create (0);
1054   state.work_list.create (0);
1055   if (reinsn_list.is_empty ())
1056     state.modified = NULL;
1057   else
1058     state.modified = XCNEWVEC (struct ext_modified, max_insn_uid);
1059
1060   FOR_EACH_VEC_ELT (reinsn_list, i, curr_cand)
1061     {
1062       num_re_opportunities++;
1063
1064       /* Try to combine the extension with the definition.  */
1065       if (dump_file)
1066         {
1067           fprintf (dump_file, "Trying to eliminate extension:\n");
1068           print_rtl_single (dump_file, curr_cand->insn);
1069         }
1070
1071       if (combine_reaching_defs (curr_cand, curr_cand->expr, &state))
1072         {
1073           if (dump_file)
1074             fprintf (dump_file, "Eliminated the extension.\n");
1075           num_realized++;
1076           /* If the RHS of the current candidate is not (extend (reg)), then
1077              we do not allow the optimization of extensions where
1078              the source and destination registers do not match.  Thus
1079              checking REG_P here is correct.  */
1080           if (REG_P (XEXP (SET_SRC (PATTERN (curr_cand->insn)), 0))
1081               && (REGNO (SET_DEST (PATTERN (curr_cand->insn)))
1082                   != REGNO (XEXP (SET_SRC (PATTERN (curr_cand->insn)), 0))))
1083             {
1084               reinsn_copy_list.safe_push (curr_cand->insn);
1085               reinsn_copy_list.safe_push (state.defs_list[0]);
1086             }
1087           reinsn_del_list.safe_push (curr_cand->insn);
1088           state.modified[INSN_UID (curr_cand->insn)].deleted = 1;
1089         }
1090     }
1091
1092   /* The copy list contains pairs of insns which describe copies we
1093      need to insert into the INSN stream.
1094
1095      The first insn in each pair is the extension insn, from which
1096      we derive the source and destination of the copy.
1097
1098      The second insn in each pair is the memory reference where the
1099      extension will ultimately happen.  We emit the new copy
1100      immediately after this insn.
1101
1102      It may first appear that the arguments for the copy are reversed.
1103      Remember that the memory reference will be changed to refer to the
1104      destination of the extention.  So we're actually emitting a copy
1105      from the new destination to the old destination.  */
1106   for (unsigned int i = 0; i < reinsn_copy_list.length (); i += 2)
1107     {
1108       rtx_insn *curr_insn = reinsn_copy_list[i];
1109       rtx_insn *def_insn = reinsn_copy_list[i + 1];
1110
1111       /* Use the mode of the destination of the defining insn
1112          for the mode of the copy.  This is necessary if the
1113          defining insn was used to eliminate a second extension
1114          that was wider than the first.  */
1115       rtx sub_rtx = *get_sub_rtx (def_insn);
1116       rtx pat = PATTERN (curr_insn);
1117       rtx new_dst = gen_rtx_REG (GET_MODE (SET_DEST (sub_rtx)),
1118                                  REGNO (XEXP (SET_SRC (pat), 0)));
1119       rtx new_src = gen_rtx_REG (GET_MODE (SET_DEST (sub_rtx)),
1120                                  REGNO (SET_DEST (pat)));
1121       rtx set = gen_rtx_SET (VOIDmode, new_dst, new_src);
1122       emit_insn_after (set, def_insn);
1123     }
1124
1125   /* Delete all useless extensions here in one sweep.  */
1126   FOR_EACH_VEC_ELT (reinsn_del_list, i, curr_insn)
1127     delete_insn (curr_insn);
1128
1129   reinsn_list.release ();
1130   state.defs_list.release ();
1131   state.copies_list.release ();
1132   state.modified_list.release ();
1133   state.work_list.release ();
1134   XDELETEVEC (state.modified);
1135
1136   if (dump_file && num_re_opportunities > 0)
1137     fprintf (dump_file, "Elimination opportunities = %d realized = %d\n",
1138              num_re_opportunities, num_realized);
1139 }
1140
1141 /* Find and remove redundant extensions.  */
1142
1143 static unsigned int
1144 rest_of_handle_ree (void)
1145 {
1146   timevar_push (TV_REE);
1147   find_and_remove_re ();
1148   timevar_pop (TV_REE);
1149   return 0;
1150 }
1151
1152 namespace {
1153
1154 const pass_data pass_data_ree =
1155 {
1156   RTL_PASS, /* type */
1157   "ree", /* name */
1158   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
1159   TV_REE, /* tv_id */
1160   0, /* properties_required */
1161   0, /* properties_provided */
1162   0, /* properties_destroyed */
1163   0, /* todo_flags_start */
1164   TODO_df_finish, /* todo_flags_finish */
1165 };
1166
1167 class pass_ree : public rtl_opt_pass
1168 {
1169 public:
1170   pass_ree (gcc::context *ctxt)
1171     : rtl_opt_pass (pass_data_ree, ctxt)
1172   {}
1173
1174   /* opt_pass methods: */
1175   virtual bool gate (function *) { return (optimize > 0 && flag_ree); }
1176   virtual unsigned int execute (function *) { return rest_of_handle_ree (); }
1177
1178 }; // class pass_ree
1179
1180 } // anon namespace
1181
1182 rtl_opt_pass *
1183 make_pass_ree (gcc::context *ctxt)
1184 {
1185   return new pass_ree (ctxt);
1186 }