tree-sra.c: Include expr.h for definition of MOVE_RATIO.
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / tree-sra.c
1 /* Scalar Replacement of Aggregates (SRA) converts some structure
2    references into scalar references, exposing them to the scalar
3    optimizers.
4    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
5    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
6
7 This file is part of GCC.
8    
9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
10 under the terms of the GNU General Public License as published by the
11 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
12 later version.
13    
14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
15 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
17 for more details.
18    
19 You should have received a copy of the GNU General Public License
20 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
21 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 02111-1307, USA.  */
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "errors.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "tree.h"
31
32 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
33 #include "rtl.h"
34 #include "tm_p.h"
35 #include "hard-reg-set.h"
36 #include "basic-block.h"
37 #include "diagnostic.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "tree-inline.h"
40 #include "tree-flow.h"
41 #include "tree-gimple.h"
42 #include "tree-dump.h"
43 #include "tree-pass.h"
44 #include "timevar.h"
45 #include "flags.h"
46 #include "bitmap.h"
47 #include "obstack.h"
48 #include "target.h"
49 /* expr.h is needed for MOVE_RATIO.  */
50 #include "expr.h"
51
52
53 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
54    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
55    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger 
56    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
57    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
58
59    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
60    be the purvey of a load-store motion pass.
61
62    The optimization proceeds in phases:
63
64      (1) Identify variables that have types that are candidates for
65          decomposition.
66
67      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
68          In particular we're interested in the number of times a variable
69          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
70          a variable (or member) is copied.
71
72      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
73
74      (4) Scan the function making replacements.
75 */
76
77
78 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
79 static bitmap sra_candidates;
80
81 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
82    beginning of the function.  */
83 static bitmap needs_copy_in;
84
85 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
86 static bitmap sra_type_decomp_cache;
87 static bitmap sra_type_inst_cache;
88
89 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
90    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
91 struct sra_elt
92 {
93   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
94   struct sra_elt *parent;
95   struct sra_elt *children;
96   struct sra_elt *sibling;
97
98   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
99      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
100      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
101      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
102      complex number, this is a zero or one.  */
103   tree element;
104
105   /* The type of the element.  */
106   tree type;
107
108   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
109   tree replacement;
110
111   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
112      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
113   unsigned int n_uses;
114
115   /* The number of times the element is copied to or from another
116      scalarizable element.  */
117   unsigned int n_copies;
118
119   /* True if TYPE is scalar.  */
120   bool is_scalar;
121
122   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
123      such as non-constant indexing.  */
124   bool cannot_scalarize;
125
126   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
127      should happen via memcpy and not per-element.  */
128   bool use_block_copy;
129
130   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
131   bool visited;
132 };
133
134 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
135    This prevents quadratic behaviour, and allows SRA to function
136    reasonably on larger records.  */
137 static htab_t sra_map;
138
139 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
140 static struct obstack sra_obstack;
141
142 /* Debugging functions.  */
143 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
144 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
145
146 \f
147 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
148
149 static bool
150 is_sra_candidate_decl (tree decl)
151 {
152   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
153 }
154
155 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
156
157 static bool
158 is_sra_scalar_type (tree type)
159 {
160   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
161   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
162           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
163           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
164           || code == REFERENCE_TYPE);
165 }
166
167 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
168
169    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
170    instantiated, just that if we decide to break up the type into
171    separate pieces that it can be done.  */
172
173 static bool
174 type_can_be_decomposed_p (tree type)
175 {
176   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
177   tree t;
178
179   /* Avoid searching the same type twice.  */
180   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
181     return true;
182   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
183     return false;
184
185   /* The type must have a definite non-zero size.  */
186   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
187     goto fail;
188
189   /* The type must be a non-union aggregate.  */
190   switch (TREE_CODE (type))
191     {
192     case RECORD_TYPE:
193       {
194         bool saw_one_field = false;
195
196         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
197           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
198             {
199               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
200               if (DECL_BIT_FIELD (t)
201                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
202                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
203                 goto fail;
204
205               saw_one_field = true;
206             }
207
208         /* Record types must have at least one field.  */
209         if (!saw_one_field)
210           goto fail;
211       }
212       break;
213
214     case ARRAY_TYPE:
215       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
216       t = TYPE_DOMAIN (type);
217       if (t == NULL)
218         goto fail;
219       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
220         goto fail;
221       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
222         goto fail;
223       break;
224
225     case COMPLEX_TYPE:
226       break;
227
228     default:
229       goto fail;
230     }
231
232   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
233   return true;
234
235  fail:
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
237   return false;
238 }
239
240 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
241    (though not necessarily scalar) variables.  */
242
243 static bool
244 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
245 {
246   /* Early out for scalars.  */
247   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
248     return false;
249
250   /* The variable must not be aliased.  */
251   if (!is_gimple_non_addressable (var))
252     {
253       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
254         {
255           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
256           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
257           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
258         }
259       return false;
260     }
261
262   /* The variable must not be volatile.  */
263   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
264     {
265       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
266         {
267           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
268           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
269           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
270         }
271       return false;
272     }
273
274   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
275   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
276     {
277       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
278         {
279           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
280           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
281           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
282         }
283       return false;
284     }
285
286   return true;
287 }
288
289 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
290
291 static bool
292 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
293 {
294   if (is_sra_scalar_type (type))
295     return true;
296   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
297     return false;
298
299   switch (TREE_CODE (type))
300     {
301     case RECORD_TYPE:
302       {
303         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
304         tree f;
305
306         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
307           return true;
308         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
309           return false;
310
311         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
312           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
313             {
314               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
315                 {
316                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
317                   return false;
318                 }
319             }
320
321         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
322         return true;
323       }
324
325     case ARRAY_TYPE:
326       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
327
328     case COMPLEX_TYPE:
329       return true;
330
331     default:
332       abort ();
333     }
334 }
335
336 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
337
338 static bool
339 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
340 {
341   struct sra_elt *c;
342
343   if (elt->cannot_scalarize)
344     return false;
345
346   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
347     if (!can_completely_scalarize_p (c))
348       return false;
349
350   return true;
351 }
352
353 \f
354 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
355    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
356
357 static hashval_t
358 sra_hash_tree (tree t)
359 {
360   switch (TREE_CODE (t))
361     {
362     case VAR_DECL:
363     case PARM_DECL:
364     case RESULT_DECL:
365     case FIELD_DECL:
366       return DECL_UID (t);
367     case INTEGER_CST:
368       return TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
369     default:
370       abort ();
371     }
372 }
373
374 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
375
376 static hashval_t
377 sra_elt_hash (const void *x)
378 {
379   const struct sra_elt *e = x;
380   const struct sra_elt *p;
381   hashval_t h;
382
383   h = sra_hash_tree (e->element);
384
385   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
386      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
387      truely identify this as a performance problem, it should work to
388      hash the pointer value "e->parent".  */
389   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
390     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
391
392   return h;
393 }
394   
395 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
396
397 static int
398 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
399 {
400   const struct sra_elt *a = x;
401   const struct sra_elt *b = y;
402
403   if (a->parent != b->parent)
404     return false;
405
406   /* All the field/decl stuff is unique.  */
407   if (a->element == b->element)
408     return true;
409
410   /* The only thing left is integer equality.  */
411   if (TREE_CODE (a->element) == INTEGER_CST
412       && TREE_CODE (b->element) == INTEGER_CST)
413     return tree_int_cst_equal (a->element, b->element);
414   else
415     return false;
416 }
417
418 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
419    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
420
421 static struct sra_elt *
422 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
423                 enum insert_option insert)
424 {
425   struct sra_elt dummy;
426   struct sra_elt **slot;
427   struct sra_elt *elt;
428
429   dummy.parent = parent;
430   dummy.element = child;
431
432   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
433   if (!slot && insert == NO_INSERT)
434     return NULL;
435
436   elt = *slot;
437   if (!elt && insert == INSERT)
438     {
439       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
440       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
441
442       elt->parent = parent;
443       elt->element = child;
444       elt->type = type;
445       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
446
447       if (parent)
448         {
449           elt->sibling = parent->children;
450           parent->children = elt;
451         }
452
453       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
454          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
455       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
456         {
457           elt->n_copies = 1;
458           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
459         }
460     }
461
462   return elt;
463 }
464
465 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
466
467 static bool
468 is_valid_const_index (tree expr)
469 {
470   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
471
472   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
473     return false;
474
475   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
476
477      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
478      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
479      cases, since they'll be referring to objects that we should have
480      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
481
482   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
483   if (dom == NULL)
484     return false;
485
486   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
487   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
488     return false;
489   if (tree_int_cst_lt (index, t))
490     return false;
491
492   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
493   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
494     return false;
495   if (tree_int_cst_lt (t, index))
496     return false;
497
498   return true;
499 }
500
501 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression 
502    refers to a scalarizable variable.  */
503
504 static struct sra_elt *
505 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
506 {
507   struct sra_elt *elt;
508   tree child;
509
510   switch (TREE_CODE (expr))
511     {
512     case VAR_DECL:
513     case PARM_DECL:
514     case RESULT_DECL:
515       if (is_sra_candidate_decl (expr))
516         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
517       return NULL;
518
519     case ARRAY_REF:
520       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
521       if (is_valid_const_index (expr))
522         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
523       else
524         return NULL;
525       break;
526
527     case COMPONENT_REF:
528       /* Don't look through unions.  */
529       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
530         return NULL;
531       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
532       break;
533
534     case REALPART_EXPR:
535       child = integer_zero_node;
536       break;
537     case IMAGPART_EXPR:
538       child = integer_one_node;
539       break;
540
541     default:
542       return NULL;
543     }
544
545   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
546   if (elt)
547     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
548   return NULL;
549 }
550
551 \f
552 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
553    references, and categorize them.  */
554
555 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
556    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
557    pointing to the statement being processed.  */
558 struct sra_walk_fns
559 {
560   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
561      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
562      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
563      is a left-hand-side reference.  */
564   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
565                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
566
567   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
568   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
569                 block_stmt_iterator *bsi);
570
571   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
572      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  */
573   void (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
574
575   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
576      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
577      is on the left-hand side.  */
578   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
579                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
580
581   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
582   /* ??? This is a hack.  */
583   bool initial_scan;
584 };
585
586 #ifdef ENABLE_CHECKING
587 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains an candidate decl, return it.  */
588
589 static tree
590 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
591                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
592 {
593   tree t = *tp;
594   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
595
596   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
597     {
598       *walk_subtrees = 0;
599       if (is_sra_candidate_decl (t))
600         return t;
601     }
602   else if (TYPE_P (t))
603     *walk_subtrees = 0;
604
605   return NULL;
606 }
607 #endif
608
609 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
610    If we find one, invoke FNS->USE.  */
611
612 static void
613 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
614                const struct sra_walk_fns *fns)
615 {
616   tree expr = *expr_p;
617   tree inner = expr;
618
619   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
620      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
621      are references that we can scalarize.  If we come across something that
622      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
623      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
624
625   while (1)
626     switch (TREE_CODE (inner))
627       {
628       case VAR_DECL:
629       case PARM_DECL:
630       case RESULT_DECL:
631         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
632         if (is_sra_candidate_decl (inner))
633           {
634             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
635             fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
636           }
637         return;
638
639       case ARRAY_REF:
640         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
641            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
642            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
643            index reference inside a loop being overridden by several constant
644            index references during loop setup.  It's possible that this could
645            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
646            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth 
647            the effort.  */
648         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
649            without duplicating too much code.  */
650         if (!is_valid_const_index (inner))
651           {
652             if (fns->initial_scan)
653               {
654                 struct sra_elt *elt
655                   = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (inner, 0));
656                 if (elt)
657                   elt->cannot_scalarize = true;
658               }
659             return;
660           }
661         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
662            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
663         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
664           goto use_all;
665         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
666         break;
667
668       case COMPONENT_REF:
669         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
670            entire union.  */
671         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
672           goto use_all;
673         /* ??? See above re non-constant stride.  */
674         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
675           goto use_all;
676         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
677         break;
678
679       case REALPART_EXPR:
680       case IMAGPART_EXPR:
681         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
682         break;
683
684       case BIT_FIELD_REF:
685         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
686            is not currently scalarized.  Consider this an access to the 
687            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
688         goto use_all;
689
690       case ARRAY_RANGE_REF:
691         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
692            means that the canonical element names that we have won't work.  */
693         goto use_all;
694
695       case VIEW_CONVERT_EXPR:
696       case NOP_EXPR:
697         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
698            type other than the one we've scalarized.  */
699         goto use_all;
700
701       use_all:
702         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
703         inner = expr = *expr_p;
704         break;
705
706       default:
707 #ifdef ENABLE_CHECKING
708         /* Validate that we're not missing any references.  */
709         if (walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL))
710           abort ();
711 #endif
712         return;
713       }
714 }
715
716 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
717    If we find one, invoke FNS->USE.  */
718
719 static void
720 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
721                     const struct sra_walk_fns *fns)
722 {
723   tree op;
724   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
725     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
726 }
727
728 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
729    If we find one, invoke FNS->USE.  */
730
731 static void
732 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
733                     const struct sra_walk_fns *fns)
734 {
735   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
736 }
737
738 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
739    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
740
741 static void
742 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
743                    const struct sra_walk_fns *fns)
744 {
745   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
746   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
747 }
748
749 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
750
751 static void
752 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
753                       const struct sra_walk_fns *fns)
754 {
755   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
756   tree lhs, rhs;
757
758   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
759   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
760   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
761   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
762
763   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
764   if (lhs_elt && rhs_elt)
765     {
766       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
767       return;
768     }
769
770   if (lhs_elt)
771     {
772       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
773          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
774       if (TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
775           || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
776           || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
777         fns->init (lhs_elt, rhs, bsi);
778
779       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
780          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
781       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
782                && TREE_STATIC (rhs)
783                && TREE_READONLY (rhs)
784                && targetm.binds_local_p (rhs))
785         {
786           if (DECL_INITIAL (rhs) != error_mark_node)
787             fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi);
788         }
789
790       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
791          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
792          the result of a function call.  Which would result in trying to call
793          the function multiple times, and other evil things.  */
794       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addr_expr_arg (rhs))
795         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
796         
797       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
798          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
799       else
800         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
801     }
802   else
803     {
804       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
805          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
806          variables within, which implies a USE.  */
807       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
808     }
809
810   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
811      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
812   if (rhs_elt)
813     {
814       if (!rhs_elt->is_scalar)
815         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
816       else
817         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
818     }
819   else if (TREE_CODE (rhs) == CALL_EXPR)
820     sra_walk_call_expr (rhs, bsi, fns);
821   else
822     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
823 }
824
825 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
826    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
827    scalarizable variables.  */
828
829 static void
830 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
831 {
832   basic_block bb;
833   block_stmt_iterator si;
834
835   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
836      dominator tree order.  */
837
838   FOR_EACH_BB (bb)
839     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); bsi_next (&si))
840       {
841         tree stmt, t;
842         stmt_ann_t ann;
843
844         stmt = bsi_stmt (si);
845         ann = stmt_ann (stmt);
846
847         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
848            make any structure references that we care about.  */
849         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
850             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
851             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
852           continue;
853
854         switch (TREE_CODE (stmt))
855           {
856           case RETURN_EXPR:
857             /* If we have "return <retval>" then the return value is
858                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
859                force all the components back in place for the return.
860
861                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
862                a type that gets returned in registers in this ABI, and
863                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
864                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
865
866             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
867             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
868               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
869             else
870               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
871             break;
872
873           case MODIFY_EXPR:
874             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
875             break;
876           case CALL_EXPR:
877             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
878             break;
879           case ASM_EXPR:
880             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
881             break;
882
883           default:
884             break;
885           }
886       }
887 }
888 \f
889 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
890    structures that could be decomposed.  */
891
892 static bool
893 find_candidates_for_sra (void)
894 {
895   size_t i;
896   bool any_set = false;
897
898   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
899     {
900       tree var = referenced_var (i);
901       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
902         {
903           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
904           any_set = true;
905         }
906     }
907  
908   return any_set;
909 }
910
911 \f
912 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
913    number of times they are used or copied respectively.  */
914
915 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
916    considered a copy, because we can decompose the reference such that
917    the sub-elements needn't be contiguous.  */
918
919 static void
920 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
921           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
922           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
923 {
924   elt->n_uses += 1;
925 }
926
927 static void
928 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
929            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
930 {
931   lhs_elt->n_copies += 1;
932   rhs_elt->n_copies += 1;
933 }
934
935 static void
936 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
937            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
938 {
939   lhs_elt->n_copies += 1;
940 }
941
942 static void
943 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
944            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
945            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
946 {
947   elt->n_copies += 1;
948 }
949
950 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
951
952 static void
953 scan_dump (struct sra_elt *elt)
954 {
955   struct sra_elt *c;
956
957   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
958   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
959
960   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
961     scan_dump (c);
962 }
963
964 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
965    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
966
967 static void
968 scan_function (void)
969 {
970   static const struct sra_walk_fns fns = {
971     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
972   };
973
974   sra_walk_function (&fns);
975
976   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
977     {
978       size_t i;
979
980       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
981       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
982         {
983           tree var = referenced_var (i);
984           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
985           if (elt)
986             scan_dump (elt);
987         });
988       fputc ('\n', dump_file);
989     }
990 }
991 \f
992 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
993    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
994
995 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
996    name on the obstack.  */
997
998 static void
999 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1000 {
1001   tree t;
1002   char buffer[32];
1003
1004   if (elt->parent)
1005     {
1006       build_element_name_1 (elt->parent);
1007       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1008
1009       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1010         {
1011           if (elt->element == integer_zero_node)
1012             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1013           else
1014             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1015           return;
1016         }
1017     }
1018
1019   t = elt->element;
1020   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1021     {
1022       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1023       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1024       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1025     }
1026   else
1027     {
1028       tree name = DECL_NAME (t);
1029       if (name)
1030         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1031                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1032       else
1033         {
1034           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1035           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1036         }
1037     }
1038 }
1039
1040 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1041    The name is built on the obstack.  */
1042
1043 static char *
1044 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1045 {
1046   build_element_name_1 (elt);
1047   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1048   return obstack_finish (&sra_obstack);
1049 }
1050
1051 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1052
1053 static void
1054 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1055 {
1056   struct sra_elt *base_elt;
1057   tree var, base;
1058
1059   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1060     continue;
1061   base = base_elt->element;
1062
1063   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1064   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1065   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1066   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1067
1068   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1069     {
1070       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1071       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1072       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1073     }
1074
1075   if (dump_file)
1076     {
1077       fputs ("  ", dump_file);
1078       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1079       fputs (" -> ", dump_file);
1080       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1081       fputc ('\n', dump_file);
1082     }
1083 }
1084
1085 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1086    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1087
1088    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1089    fields all the way up the tree.  */
1090
1091 static void
1092 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1093                         unsigned int parent_copies)
1094 {
1095   if (dump_file && !elt->parent)
1096     {
1097       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1098       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1099       fputc ('\n', dump_file);
1100     }
1101
1102   if (elt->cannot_scalarize)
1103     return;
1104
1105   if (elt->is_scalar)
1106     {
1107       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1108          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1109       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1110         instantiate_element (elt);
1111     }
1112   else
1113     {
1114       struct sra_elt *c;
1115       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1116       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1117
1118       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1119         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1120     }
1121 }
1122
1123 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1124    We will only care about this if the size of the complete structure
1125    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1126
1127 static unsigned int
1128 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1129 {
1130   if (elt->replacement)
1131     {
1132       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1133       return 1;
1134     }
1135   else
1136     {
1137       struct sra_elt *c;
1138       unsigned int count = 0;
1139
1140       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1141         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1142
1143       return count;
1144     }
1145 }
1146
1147 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1148    children of ELT.  */
1149
1150 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1151
1152 static void
1153 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1154 {
1155   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1156   if (sub->is_scalar)
1157     {
1158       if (sub->replacement == NULL)
1159         instantiate_element (sub);
1160     }
1161   else
1162     instantiate_missing_elements (sub);
1163 }
1164
1165 static void
1166 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1167 {
1168   tree type = elt->type;
1169
1170   switch (TREE_CODE (type))
1171     {
1172     case RECORD_TYPE:
1173       {
1174         tree f;
1175         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1176           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1177             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1178         break;
1179       }
1180
1181     case ARRAY_TYPE:
1182       {
1183         tree i, max, subtype;
1184
1185         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1186         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1187         subtype = TREE_TYPE (type);
1188
1189         while (1)
1190           {
1191             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1192             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1193               break;
1194             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1195           }
1196
1197         break;
1198       }
1199
1200     case COMPLEX_TYPE:
1201       type = TREE_TYPE (type);
1202       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1203       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1204       break;
1205
1206     default:
1207       abort ();
1208     }
1209 }
1210
1211 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1212    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1213    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1214
1215 static bool
1216 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1217 {
1218   struct sra_elt *c;
1219   bool any_inst;
1220
1221   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1222   if (elt->cannot_scalarize)
1223     {
1224       elt->use_block_copy = 1;
1225
1226       if (dump_file)
1227         {
1228           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1229           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1230           fputc ('\n', dump_file);
1231         }
1232
1233       return false;
1234     }
1235
1236   /* Don't decide if we've no uses.  */
1237   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1238     ;
1239
1240   else if (!elt->is_scalar)
1241     {
1242       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1243       bool use_block_copy = true;
1244
1245       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1246          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1247          copies for variable sized structures.  */
1248       if (host_integerp (size_tree, 1))
1249         {
1250           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1251           unsigned int inst_count;
1252
1253           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1254
1255           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only 
1256              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1257              If there are a large number of fields then the size of the copy
1258              is much more of a factor.  */
1259
1260           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1261              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1262           if (full_size <= (unsigned) MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD
1263               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1264             use_block_copy = false;
1265           else
1266             {
1267               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1268
1269               if (inst_size * 4 >= full_size * 3)
1270                 use_block_copy = false;
1271             }
1272
1273           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1274              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1275           if (!use_block_copy
1276               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1277                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1278             use_block_copy = true;
1279         }
1280       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1281
1282       if (dump_file)
1283         {
1284           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1285                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1286           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1287           fputc ('\n', dump_file);
1288         }
1289
1290       if (!use_block_copy)
1291         {
1292           instantiate_missing_elements (elt);
1293           return true;
1294         }
1295     }
1296
1297   any_inst = elt->replacement != NULL;
1298
1299   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1300     any_inst |= decide_block_copy (c);
1301
1302   return any_inst;
1303 }
1304
1305 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1306
1307 static void
1308 decide_instantiations (void)
1309 {
1310   unsigned int i;
1311   bool cleared_any;
1312   struct bitmap_head_def done_head;
1313
1314   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1315      so save up all the bits to clear until the end.  */
1316   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1317   cleared_any = false;
1318
1319   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1320     {
1321       tree var = referenced_var (i);
1322       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1323       if (elt)
1324         {
1325           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1326           if (!decide_block_copy (elt))
1327             elt = NULL;
1328         }
1329       if (!elt)
1330         {
1331           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1332           cleared_any = true;
1333         }
1334     });
1335
1336   if (cleared_any)
1337     {
1338       bitmap_operation (sra_candidates, sra_candidates, &done_head, 
1339                         BITMAP_AND_COMPL);
1340       bitmap_operation (needs_copy_in, needs_copy_in, &done_head, 
1341                         BITMAP_AND_COMPL);
1342     }
1343   bitmap_clear (&done_head);
1344
1345   if (dump_file)
1346     fputc ('\n', dump_file);
1347 }
1348
1349 \f
1350 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1351
1352 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1353    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1354
1355 static void
1356 mark_all_v_defs (tree stmt)
1357 {
1358   v_may_def_optype v_may_defs;
1359   v_must_def_optype v_must_defs;
1360   size_t i, n;
1361
1362   get_stmt_operands (stmt);
1363
1364   v_may_defs = V_MAY_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1365   n = NUM_V_MAY_DEFS (v_may_defs);
1366   for (i = 0; i < n; i++)
1367     {
1368       tree sym = V_MAY_DEF_RESULT (v_may_defs, i);
1369       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1370         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1371       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1372     }
1373
1374   v_must_defs = V_MUST_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1375   n = NUM_V_MUST_DEFS (v_must_defs);
1376   for (i = 0; i < n; i++)
1377     {
1378       tree sym = V_MUST_DEF_OP (v_must_defs, i);
1379       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1380         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1381       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1382     }
1383 }
1384
1385 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1386
1387 static tree
1388 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1389 {
1390   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1391     {
1392     case RECORD_TYPE:
1393       return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, elt->element, NULL);
1394
1395     case ARRAY_TYPE:
1396       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1397
1398     case COMPLEX_TYPE:
1399       if (elt->element == integer_zero_node)
1400         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1401       else
1402         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1403
1404     default:
1405       abort ();
1406     }
1407 }
1408
1409 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1410
1411 static tree
1412 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1413 {
1414   if (elt->parent)
1415     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1416   else
1417     return elt->element;
1418 }
1419
1420 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1421    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1422    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1423    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1424
1425 static void
1426 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1427                      tree *list_p)
1428 {
1429   struct sra_elt *c;
1430   tree t;
1431
1432   if (elt->replacement)
1433     {
1434       if (copy_out)
1435         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1436       else
1437         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1438       append_to_statement_list (t, list_p);
1439     }
1440   else
1441     {
1442       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1443         {
1444           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1445           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1446         }
1447     }
1448 }
1449
1450 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1451    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1452    correspondence of instantiated elements.  */
1453
1454 static void
1455 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1456 {
1457   struct sra_elt *dc, *sc;
1458
1459   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1460     {
1461       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1462       if (sc == NULL)
1463         abort ();
1464       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1465     }
1466
1467   if (dst->replacement)
1468     {
1469       tree t;
1470
1471       if (src->replacement == NULL)
1472         abort ();
1473
1474       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1475                  src->replacement);
1476       append_to_statement_list (t, list_p);
1477     }
1478 }
1479
1480 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1481    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1482    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1483    with generate_element_init.  */
1484
1485 static void
1486 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1487 {
1488   struct sra_elt *c;
1489
1490   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1491     generate_element_zero (c, list_p);
1492
1493   if (elt->visited)
1494     elt->visited = false;
1495   else if (elt->replacement)
1496     {
1497       tree t;
1498
1499       if (elt->is_scalar)
1500         t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1501       else
1502         /* We generated a replacement for a non-scalar?  */
1503         abort ();
1504
1505       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1506       append_to_statement_list (t, list_p);
1507     }
1508 }
1509
1510 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1511    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1512    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1513    generate_element_zero.  */
1514
1515 static void
1516 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1517 {
1518   enum tree_code init_code = TREE_CODE (init);
1519   struct sra_elt *sub;
1520   tree t;
1521
1522   if (elt->is_scalar)
1523     {
1524       if (elt->replacement)
1525         {
1526           t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, init);
1527           append_to_statement_list (t, list_p);
1528           elt->visited = true;
1529         }
1530       return;
1531     }
1532
1533   switch (init_code)
1534     {
1535     case COMPLEX_CST:
1536     case COMPLEX_EXPR:
1537       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1538         {
1539           if (sub->element == integer_zero_node)
1540             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1541                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1542           else
1543             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1544                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1545           generate_element_init (sub, t, list_p);
1546         }
1547       break;
1548
1549     case CONSTRUCTOR:
1550       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1551         {
1552           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1553           if (sub == NULL)
1554             continue;
1555           generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1556         }
1557       break;
1558
1559     default:
1560       abort ();
1561     }
1562 }
1563
1564 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1565    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1566    abnormal edges will be ignored.  */
1567
1568 void
1569 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1570 {
1571   edge e;
1572   bool first_copy;
1573
1574   first_copy = true;
1575   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1576     {
1577       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1578          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1579          be valid through an abnormal edge.  */
1580       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1581         {
1582           if (first_copy)
1583             {
1584               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1585               first_copy = false;
1586             }
1587           else
1588             bsi_insert_on_edge (e, lhd_unsave_expr_now (stmt));
1589         }
1590     }
1591 }
1592
1593 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1594
1595 static void
1596 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1597 {
1598   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1599
1600   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1601     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1602   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1603 }
1604
1605 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1606
1607 static void
1608 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1609 {
1610   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1611
1612   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1613     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1614
1615   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1616     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1617   else
1618     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_CONTINUE_LINKING);
1619 }
1620
1621 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1622
1623 static void
1624 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1625 {
1626   sra_insert_before (bsi, list);
1627   bsi_remove (bsi);
1628   if (bsi_end_p (*bsi))
1629     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1630   else
1631     bsi_prev (bsi);
1632 }
1633
1634 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1635    if elt is scalar, or some ocurrence of ELT that requires a complete
1636    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1637
1638 static void
1639 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1640                bool is_output)
1641 {
1642   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1643
1644   if (elt->replacement)
1645     {
1646       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1647          simple as modifying the existing statement in place.  */
1648       if (is_output)
1649         mark_all_v_defs (stmt);
1650       *expr_p = elt->replacement;
1651       modify_stmt (stmt);
1652     }
1653   else
1654     {
1655       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1656          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1657          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1658          load the changed values back into our shadow variables.  */
1659       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1660          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1661          for which the values were last read.  If that number matches the
1662          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1663          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1664          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1665          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1666          processed the blocks in dominator order.  */
1667
1668       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1669       if (list == NULL)
1670         return;
1671       if (is_output)
1672         {
1673           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1674           sra_insert_after (bsi, list);
1675         }
1676       else
1677         sra_insert_before (bsi, list);
1678     }
1679 }
1680
1681 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1682    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1683
1684 static void
1685 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1686                 block_stmt_iterator *bsi)
1687 {
1688   tree list, stmt;
1689
1690   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1691     {
1692       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1693       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1694
1695 #ifdef ENABLE_CHECKING
1696       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1697          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1698       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1699         abort ();
1700 #endif
1701
1702       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1703       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1704       modify_stmt (stmt);
1705     }
1706   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1707     {
1708       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1709          to the original structure, leave the original assignment 
1710          statement (which will perform the block copy), then load the
1711          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1712       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1713          would at least allow those elements that are instantiated in
1714          both structures to be optimized well.  */
1715
1716       list = NULL;
1717       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1718                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1719       if (list)
1720         {
1721           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1722           sra_insert_before (bsi, list);
1723         }
1724
1725       list = NULL;
1726       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1727                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1728       if (list)
1729         sra_insert_after (bsi, list);
1730     }
1731   else
1732     {
1733       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1734          case perform pair-wise element assignments and replace the
1735          original block copy statement.  */
1736
1737       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1738       mark_all_v_defs (stmt);
1739
1740       list = NULL;
1741       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1742       if (list == NULL)
1743         abort ();
1744       sra_replace (bsi, list);
1745     }
1746 }
1747
1748 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1749    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1750    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1751    CONSTRUCTOR.  */
1752
1753 static void
1754 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1755 {
1756   tree list = NULL;
1757
1758   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1759   if (rhs)
1760     generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1761
1762   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1763      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1764   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1765   if (list == NULL)
1766     return;
1767
1768   if (lhs_elt->use_block_copy)
1769     {
1770       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1771          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1772          exposes constants to later optimizations.  */
1773       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1774       sra_insert_after (bsi, list);
1775     }
1776   else
1777     {
1778       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1779          replaces the original structure assignment.  */
1780       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1781       sra_replace (bsi, list);
1782     }
1783 }
1784
1785 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1786    on all INDIRECT_REFs.  */
1787
1788 static tree
1789 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1790 {
1791   tree t = *tp;
1792
1793   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1794     {
1795       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1796       *walk_subtrees = 0;
1797     }
1798   else if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1799     *walk_subtrees = 0;
1800
1801   return NULL;
1802 }
1803
1804 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1805    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1806    if ELT is on the left-hand side.  */
1807
1808 static void
1809 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1810                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1811 {
1812   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1813   if (elt->replacement)
1814     abort ();
1815
1816   if (elt->use_block_copy)
1817     {
1818       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1819          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1820       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1821     }
1822   else
1823     {
1824       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1825          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1826          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1827
1828       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1829
1830       mark_all_v_defs (stmt);
1831       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1832       if (list == NULL)
1833         abort ();
1834
1835       /* Preserve EH semantics.  */
1836       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1837         {
1838           tree_stmt_iterator tsi;
1839           tree first;
1840
1841           /* Extract the first statement from LIST.  */
1842           tsi = tsi_start (list);
1843           first = tsi_stmt (tsi);
1844           tsi_delink (&tsi);
1845
1846           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1847           bsi_replace (bsi, first, true);
1848           
1849           if (!tsi_end_p (tsi))
1850             {
1851               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1852                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1853                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1854                  iterating over the remaining statements and set
1855                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1856               do
1857                 {
1858                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1859                   tsi_next (&tsi);
1860                 }
1861               while (!tsi_end_p (tsi));
1862
1863               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1864             }
1865         }
1866       else
1867         sra_replace (bsi, list);
1868     }
1869 }
1870
1871 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1872
1873 static void
1874 scalarize_parms (void)
1875 {
1876   tree list = NULL;
1877   size_t i;
1878
1879   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i,
1880     { 
1881       tree var = referenced_var (i);
1882       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1883       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1884     });
1885
1886   if (list)
1887     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1888 }
1889
1890 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1891
1892 static void
1893 scalarize_function (void)
1894 {
1895   static const struct sra_walk_fns fns = {
1896     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1897   };
1898
1899   sra_walk_function (&fns);
1900   scalarize_parms ();
1901   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
1902 }
1903
1904 \f
1905 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
1906
1907 static void
1908 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
1909 {
1910   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1911     {
1912       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
1913       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1914     }
1915   else
1916     {
1917       if (elt->parent)
1918         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1919       if (DECL_P (elt->element))
1920         {
1921           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
1922             fputc ('.', f);
1923           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
1924         }
1925       else
1926         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
1927                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
1928     }
1929 }
1930
1931 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
1932
1933 void
1934 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
1935 {
1936   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
1937   fputc ('\n', stderr);
1938 }
1939
1940 /* Main entry point.  */
1941
1942 static void
1943 tree_sra (void)
1944 {
1945   /* Initialize local variables.  */
1946   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
1947   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
1948   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
1949   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1950   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1951   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
1952
1953   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
1954   if (find_candidates_for_sra ())
1955     {
1956       scan_function ();
1957       decide_instantiations ();
1958       scalarize_function ();
1959     }
1960
1961   /* Free allocated memory.  */
1962   htab_delete (sra_map);
1963   sra_map = NULL;
1964   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
1965   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
1966   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
1967   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
1968   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
1969 }
1970
1971 static bool
1972 gate_sra (void)
1973 {
1974   return flag_tree_sra != 0;
1975 }
1976
1977 struct tree_opt_pass pass_sra = 
1978 {
1979   "sra",                                /* name */
1980   gate_sra,                             /* gate */
1981   tree_sra,                             /* execute */
1982   NULL,                                 /* sub */
1983   NULL,                                 /* next */
1984   0,                                    /* static_pass_number */
1985   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
1986   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
1987   0,                                    /* properties_provided */
1988   0,                                    /* properties_destroyed */
1989   0,                                    /* todo_flags_start */
1990   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
1991     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa  /* todo_flags_finish */
1992 };