tree-ssa-loop-niter.c (estimate_numbers_of_iterations_loop): Do not predict loops...
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / tree-ssa-loop-niter.c
1 /* Functions to determine/estimate number of iterations of a loop.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "basic-block.h"
28 #include "gimple-pretty-print.h"
29 #include "intl.h"
30 #include "tree-flow.h"
31 #include "dumpfile.h"
32 #include "cfgloop.h"
33 #include "ggc.h"
34 #include "tree-chrec.h"
35 #include "tree-scalar-evolution.h"
36 #include "tree-data-ref.h"
37 #include "params.h"
38 #include "flags.h"
39 #include "diagnostic-core.h"
40 #include "tree-inline.h"
41 #include "gmp.h"
42
43 #define SWAP(X, Y) do { affine_iv *tmp = (X); (X) = (Y); (Y) = tmp; } while (0)
44
45 /* The maximum number of dominator BBs we search for conditions
46    of loop header copies we use for simplifying a conditional
47    expression.  */
48 #define MAX_DOMINATORS_TO_WALK 8
49
50 /*
51
52    Analysis of number of iterations of an affine exit test.
53
54 */
55
56 /* Bounds on some value, BELOW <= X <= UP.  */
57
58 typedef struct
59 {
60   mpz_t below, up;
61 } bounds;
62
63
64 /* Splits expression EXPR to a variable part VAR and constant OFFSET.  */
65
66 static void
67 split_to_var_and_offset (tree expr, tree *var, mpz_t offset)
68 {
69   tree type = TREE_TYPE (expr);
70   tree op0, op1;
71   double_int off;
72   bool negate = false;
73
74   *var = expr;
75   mpz_set_ui (offset, 0);
76
77   switch (TREE_CODE (expr))
78     {
79     case MINUS_EXPR:
80       negate = true;
81       /* Fallthru.  */
82
83     case PLUS_EXPR:
84     case POINTER_PLUS_EXPR:
85       op0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
86       op1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
87
88       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST)
89         break;
90
91       *var = op0;
92       /* Always sign extend the offset.  */
93       off = tree_to_double_int (op1);
94       off = off.sext (TYPE_PRECISION (type));
95       mpz_set_double_int (offset, off, false);
96       if (negate)
97         mpz_neg (offset, offset);
98       break;
99
100     case INTEGER_CST:
101       *var = build_int_cst_type (type, 0);
102       off = tree_to_double_int (expr);
103       mpz_set_double_int (offset, off, TYPE_UNSIGNED (type));
104       break;
105
106     default:
107       break;
108     }
109 }
110
111 /* Stores estimate on the minimum/maximum value of the expression VAR + OFF
112    in TYPE to MIN and MAX.  */
113
114 static void
115 determine_value_range (tree type, tree var, mpz_t off,
116                        mpz_t min, mpz_t max)
117 {
118   /* If the expression is a constant, we know its value exactly.  */
119   if (integer_zerop (var))
120     {
121       mpz_set (min, off);
122       mpz_set (max, off);
123       return;
124     }
125
126   /* If the computation may wrap, we know nothing about the value, except for
127      the range of the type.  */
128   get_type_static_bounds (type, min, max);
129   if (!nowrap_type_p (type))
130     return;
131
132   /* Since the addition of OFF does not wrap, if OFF is positive, then we may
133      add it to MIN, otherwise to MAX.  */
134   if (mpz_sgn (off) < 0)
135     mpz_add (max, max, off);
136   else
137     mpz_add (min, min, off);
138 }
139
140 /* Stores the bounds on the difference of the values of the expressions
141    (var + X) and (var + Y), computed in TYPE, to BNDS.  */
142
143 static void
144 bound_difference_of_offsetted_base (tree type, mpz_t x, mpz_t y,
145                                     bounds *bnds)
146 {
147   int rel = mpz_cmp (x, y);
148   bool may_wrap = !nowrap_type_p (type);
149   mpz_t m;
150
151   /* If X == Y, then the expressions are always equal.
152      If X > Y, there are the following possibilities:
153        a) neither of var + X and var + Y overflow or underflow, or both of
154           them do.  Then their difference is X - Y.
155        b) var + X overflows, and var + Y does not.  Then the values of the
156           expressions are var + X - M and var + Y, where M is the range of
157           the type, and their difference is X - Y - M.
158        c) var + Y underflows and var + X does not.  Their difference again
159           is M - X + Y.
160        Therefore, if the arithmetics in type does not overflow, then the
161        bounds are (X - Y, X - Y), otherwise they are (X - Y - M, X - Y)
162      Similarly, if X < Y, the bounds are either (X - Y, X - Y) or
163      (X - Y, X - Y + M).  */
164
165   if (rel == 0)
166     {
167       mpz_set_ui (bnds->below, 0);
168       mpz_set_ui (bnds->up, 0);
169       return;
170     }
171
172   mpz_init (m);
173   mpz_set_double_int (m, double_int::mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
174   mpz_add_ui (m, m, 1);
175   mpz_sub (bnds->up, x, y);
176   mpz_set (bnds->below, bnds->up);
177
178   if (may_wrap)
179     {
180       if (rel > 0)
181         mpz_sub (bnds->below, bnds->below, m);
182       else
183         mpz_add (bnds->up, bnds->up, m);
184     }
185
186   mpz_clear (m);
187 }
188
189 /* From condition C0 CMP C1 derives information regarding the
190    difference of values of VARX + OFFX and VARY + OFFY, computed in TYPE,
191    and stores it to BNDS.  */
192
193 static void
194 refine_bounds_using_guard (tree type, tree varx, mpz_t offx,
195                            tree vary, mpz_t offy,
196                            tree c0, enum tree_code cmp, tree c1,
197                            bounds *bnds)
198 {
199   tree varc0, varc1, tmp, ctype;
200   mpz_t offc0, offc1, loffx, loffy, bnd;
201   bool lbound = false;
202   bool no_wrap = nowrap_type_p (type);
203   bool x_ok, y_ok;
204
205   switch (cmp)
206     {
207     case LT_EXPR:
208     case LE_EXPR:
209     case GT_EXPR:
210     case GE_EXPR:
211       STRIP_SIGN_NOPS (c0);
212       STRIP_SIGN_NOPS (c1);
213       ctype = TREE_TYPE (c0);
214       if (!useless_type_conversion_p (ctype, type))
215         return;
216
217       break;
218
219     case EQ_EXPR:
220       /* We could derive quite precise information from EQ_EXPR, however, such
221          a guard is unlikely to appear, so we do not bother with handling
222          it.  */
223       return;
224
225     case NE_EXPR:
226       /* NE_EXPR comparisons do not contain much of useful information, except for
227          special case of comparing with the bounds of the type.  */
228       if (TREE_CODE (c1) != INTEGER_CST
229           || !INTEGRAL_TYPE_P (type))
230         return;
231
232       /* Ensure that the condition speaks about an expression in the same type
233          as X and Y.  */
234       ctype = TREE_TYPE (c0);
235       if (TYPE_PRECISION (ctype) != TYPE_PRECISION (type))
236         return;
237       c0 = fold_convert (type, c0);
238       c1 = fold_convert (type, c1);
239
240       if (TYPE_MIN_VALUE (type)
241           && operand_equal_p (c1, TYPE_MIN_VALUE (type), 0))
242         {
243           cmp = GT_EXPR;
244           break;
245         }
246       if (TYPE_MAX_VALUE (type)
247           && operand_equal_p (c1, TYPE_MAX_VALUE (type), 0))
248         {
249           cmp = LT_EXPR;
250           break;
251         }
252
253       return;
254     default:
255       return;
256     }
257
258   mpz_init (offc0);
259   mpz_init (offc1);
260   split_to_var_and_offset (expand_simple_operations (c0), &varc0, offc0);
261   split_to_var_and_offset (expand_simple_operations (c1), &varc1, offc1);
262
263   /* We are only interested in comparisons of expressions based on VARX and
264      VARY.  TODO -- we might also be able to derive some bounds from
265      expressions containing just one of the variables.  */
266
267   if (operand_equal_p (varx, varc1, 0))
268     {
269       tmp = varc0; varc0 = varc1; varc1 = tmp;
270       mpz_swap (offc0, offc1);
271       cmp = swap_tree_comparison (cmp);
272     }
273
274   if (!operand_equal_p (varx, varc0, 0)
275       || !operand_equal_p (vary, varc1, 0))
276     goto end;
277
278   mpz_init_set (loffx, offx);
279   mpz_init_set (loffy, offy);
280
281   if (cmp == GT_EXPR || cmp == GE_EXPR)
282     {
283       tmp = varx; varx = vary; vary = tmp;
284       mpz_swap (offc0, offc1);
285       mpz_swap (loffx, loffy);
286       cmp = swap_tree_comparison (cmp);
287       lbound = true;
288     }
289
290   /* If there is no overflow, the condition implies that
291
292      (VARX + OFFX) cmp (VARY + OFFY) + (OFFX - OFFY + OFFC1 - OFFC0).
293
294      The overflows and underflows may complicate things a bit; each
295      overflow decreases the appropriate offset by M, and underflow
296      increases it by M.  The above inequality would not necessarily be
297      true if
298
299      -- VARX + OFFX underflows and VARX + OFFC0 does not, or
300         VARX + OFFC0 overflows, but VARX + OFFX does not.
301         This may only happen if OFFX < OFFC0.
302      -- VARY + OFFY overflows and VARY + OFFC1 does not, or
303         VARY + OFFC1 underflows and VARY + OFFY does not.
304         This may only happen if OFFY > OFFC1.  */
305
306   if (no_wrap)
307     {
308       x_ok = true;
309       y_ok = true;
310     }
311   else
312     {
313       x_ok = (integer_zerop (varx)
314               || mpz_cmp (loffx, offc0) >= 0);
315       y_ok = (integer_zerop (vary)
316               || mpz_cmp (loffy, offc1) <= 0);
317     }
318
319   if (x_ok && y_ok)
320     {
321       mpz_init (bnd);
322       mpz_sub (bnd, loffx, loffy);
323       mpz_add (bnd, bnd, offc1);
324       mpz_sub (bnd, bnd, offc0);
325
326       if (cmp == LT_EXPR)
327         mpz_sub_ui (bnd, bnd, 1);
328
329       if (lbound)
330         {
331           mpz_neg (bnd, bnd);
332           if (mpz_cmp (bnds->below, bnd) < 0)
333             mpz_set (bnds->below, bnd);
334         }
335       else
336         {
337           if (mpz_cmp (bnd, bnds->up) < 0)
338             mpz_set (bnds->up, bnd);
339         }
340       mpz_clear (bnd);
341     }
342
343   mpz_clear (loffx);
344   mpz_clear (loffy);
345 end:
346   mpz_clear (offc0);
347   mpz_clear (offc1);
348 }
349
350 /* Stores the bounds on the value of the expression X - Y in LOOP to BNDS.
351    The subtraction is considered to be performed in arbitrary precision,
352    without overflows.
353
354    We do not attempt to be too clever regarding the value ranges of X and
355    Y; most of the time, they are just integers or ssa names offsetted by
356    integer.  However, we try to use the information contained in the
357    comparisons before the loop (usually created by loop header copying).  */
358
359 static void
360 bound_difference (struct loop *loop, tree x, tree y, bounds *bnds)
361 {
362   tree type = TREE_TYPE (x);
363   tree varx, vary;
364   mpz_t offx, offy;
365   mpz_t minx, maxx, miny, maxy;
366   int cnt = 0;
367   edge e;
368   basic_block bb;
369   tree c0, c1;
370   gimple cond;
371   enum tree_code cmp;
372
373   /* Get rid of unnecessary casts, but preserve the value of
374      the expressions.  */
375   STRIP_SIGN_NOPS (x);
376   STRIP_SIGN_NOPS (y);
377
378   mpz_init (bnds->below);
379   mpz_init (bnds->up);
380   mpz_init (offx);
381   mpz_init (offy);
382   split_to_var_and_offset (x, &varx, offx);
383   split_to_var_and_offset (y, &vary, offy);
384
385   if (!integer_zerop (varx)
386       && operand_equal_p (varx, vary, 0))
387     {
388       /* Special case VARX == VARY -- we just need to compare the
389          offsets.  The matters are a bit more complicated in the
390          case addition of offsets may wrap.  */
391       bound_difference_of_offsetted_base (type, offx, offy, bnds);
392     }
393   else
394     {
395       /* Otherwise, use the value ranges to determine the initial
396          estimates on below and up.  */
397       mpz_init (minx);
398       mpz_init (maxx);
399       mpz_init (miny);
400       mpz_init (maxy);
401       determine_value_range (type, varx, offx, minx, maxx);
402       determine_value_range (type, vary, offy, miny, maxy);
403
404       mpz_sub (bnds->below, minx, maxy);
405       mpz_sub (bnds->up, maxx, miny);
406       mpz_clear (minx);
407       mpz_clear (maxx);
408       mpz_clear (miny);
409       mpz_clear (maxy);
410     }
411
412   /* If both X and Y are constants, we cannot get any more precise.  */
413   if (integer_zerop (varx) && integer_zerop (vary))
414     goto end;
415
416   /* Now walk the dominators of the loop header and use the entry
417      guards to refine the estimates.  */
418   for (bb = loop->header;
419        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
420        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
421     {
422       if (!single_pred_p (bb))
423         continue;
424       e = single_pred_edge (bb);
425
426       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
427         continue;
428
429       cond = last_stmt (e->src);
430       c0 = gimple_cond_lhs (cond);
431       cmp = gimple_cond_code (cond);
432       c1 = gimple_cond_rhs (cond);
433
434       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
435         cmp = invert_tree_comparison (cmp, false);
436
437       refine_bounds_using_guard (type, varx, offx, vary, offy,
438                                  c0, cmp, c1, bnds);
439       ++cnt;
440     }
441
442 end:
443   mpz_clear (offx);
444   mpz_clear (offy);
445 }
446
447 /* Update the bounds in BNDS that restrict the value of X to the bounds
448    that restrict the value of X + DELTA.  X can be obtained as a
449    difference of two values in TYPE.  */
450
451 static void
452 bounds_add (bounds *bnds, double_int delta, tree type)
453 {
454   mpz_t mdelta, max;
455
456   mpz_init (mdelta);
457   mpz_set_double_int (mdelta, delta, false);
458
459   mpz_init (max);
460   mpz_set_double_int (max, double_int::mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
461
462   mpz_add (bnds->up, bnds->up, mdelta);
463   mpz_add (bnds->below, bnds->below, mdelta);
464
465   if (mpz_cmp (bnds->up, max) > 0)
466     mpz_set (bnds->up, max);
467
468   mpz_neg (max, max);
469   if (mpz_cmp (bnds->below, max) < 0)
470     mpz_set (bnds->below, max);
471
472   mpz_clear (mdelta);
473   mpz_clear (max);
474 }
475
476 /* Update the bounds in BNDS that restrict the value of X to the bounds
477    that restrict the value of -X.  */
478
479 static void
480 bounds_negate (bounds *bnds)
481 {
482   mpz_t tmp;
483
484   mpz_init_set (tmp, bnds->up);
485   mpz_neg (bnds->up, bnds->below);
486   mpz_neg (bnds->below, tmp);
487   mpz_clear (tmp);
488 }
489
490 /* Returns inverse of X modulo 2^s, where MASK = 2^s-1.  */
491
492 static tree
493 inverse (tree x, tree mask)
494 {
495   tree type = TREE_TYPE (x);
496   tree rslt;
497   unsigned ctr = tree_floor_log2 (mask);
498
499   if (TYPE_PRECISION (type) <= HOST_BITS_PER_WIDE_INT)
500     {
501       unsigned HOST_WIDE_INT ix;
502       unsigned HOST_WIDE_INT imask;
503       unsigned HOST_WIDE_INT irslt = 1;
504
505       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (x));
506       gcc_assert (cst_and_fits_in_hwi (mask));
507
508       ix = int_cst_value (x);
509       imask = int_cst_value (mask);
510
511       for (; ctr; ctr--)
512         {
513           irslt *= ix;
514           ix *= ix;
515         }
516       irslt &= imask;
517
518       rslt = build_int_cst_type (type, irslt);
519     }
520   else
521     {
522       rslt = build_int_cst (type, 1);
523       for (; ctr; ctr--)
524         {
525           rslt = int_const_binop (MULT_EXPR, rslt, x);
526           x = int_const_binop (MULT_EXPR, x, x);
527         }
528       rslt = int_const_binop (BIT_AND_EXPR, rslt, mask);
529     }
530
531   return rslt;
532 }
533
534 /* Derives the upper bound BND on the number of executions of loop with exit
535    condition S * i <> C.  If NO_OVERFLOW is true, then the control variable of
536    the loop does not overflow.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if we are guaranteed
537    that the loop ends through this exit, i.e., the induction variable ever
538    reaches the value of C.  
539    
540    The value C is equal to final - base, where final and base are the final and
541    initial value of the actual induction variable in the analysed loop.  BNDS
542    bounds the value of this difference when computed in signed type with
543    unbounded range, while the computation of C is performed in an unsigned
544    type with the range matching the range of the type of the induction variable.
545    In particular, BNDS.up contains an upper bound on C in the following cases:
546    -- if the iv must reach its final value without overflow, i.e., if
547       NO_OVERFLOW && EXIT_MUST_BE_TAKEN is true, or
548    -- if final >= base, which we know to hold when BNDS.below >= 0.  */
549
550 static void
551 number_of_iterations_ne_max (mpz_t bnd, bool no_overflow, tree c, tree s,
552                              bounds *bnds, bool exit_must_be_taken)
553 {
554   double_int max;
555   mpz_t d;
556   bool bnds_u_valid = ((no_overflow && exit_must_be_taken)
557                        || mpz_sgn (bnds->below) >= 0);
558
559   if (multiple_of_p (TREE_TYPE (c), c, s))
560     {
561       /* If C is an exact multiple of S, then its value will be reached before
562          the induction variable overflows (unless the loop is exited in some
563          other way before).  Note that the actual induction variable in the
564          loop (which ranges from base to final instead of from 0 to C) may
565          overflow, in which case BNDS.up will not be giving a correct upper
566          bound on C; thus, BNDS_U_VALID had to be computed in advance.  */
567       no_overflow = true;
568       exit_must_be_taken = true;
569     }
570
571   /* If the induction variable can overflow, the number of iterations is at
572      most the period of the control variable (or infinite, but in that case
573      the whole # of iterations analysis will fail).  */
574   if (!no_overflow)
575     {
576       max = double_int::mask (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (c))
577                              - tree_low_cst (num_ending_zeros (s), 1));
578       mpz_set_double_int (bnd, max, true);
579       return;
580     }
581
582   /* Now we know that the induction variable does not overflow, so the loop
583      iterates at most (range of type / S) times.  */
584   mpz_set_double_int (bnd, double_int::mask (TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (c))),
585                       true);
586
587   /* If the induction variable is guaranteed to reach the value of C before
588      overflow, ... */
589   if (exit_must_be_taken)
590     {
591       /* ... then we can strengthen this to C / S, and possibly we can use
592          the upper bound on C given by BNDS.  */
593       if (TREE_CODE (c) == INTEGER_CST)
594         mpz_set_double_int (bnd, tree_to_double_int (c), true);
595       else if (bnds_u_valid)
596         mpz_set (bnd, bnds->up);
597     }
598
599   mpz_init (d);
600   mpz_set_double_int (d, tree_to_double_int (s), true);
601   mpz_fdiv_q (bnd, bnd, d);
602   mpz_clear (d);
603 }
604
605 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
606    is IV <> FINAL.  TYPE is the type of the iv.  The number of
607    iterations is stored to NITER.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if
608    we know that the exit must be taken eventually, i.e., that the IV
609    ever reaches the value FINAL (we derived this earlier, and possibly set
610    NITER->assumptions to make sure this is the case).  BNDS contains the
611    bounds on the difference FINAL - IV->base.  */
612
613 static bool
614 number_of_iterations_ne (tree type, affine_iv *iv, tree final,
615                          struct tree_niter_desc *niter, bool exit_must_be_taken,
616                          bounds *bnds)
617 {
618   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
619   tree s, c, d, bits, assumption, tmp, bound;
620   mpz_t max;
621
622   niter->control = *iv;
623   niter->bound = final;
624   niter->cmp = NE_EXPR;
625
626   /* Rearrange the terms so that we get inequality S * i <> C, with S
627      positive.  Also cast everything to the unsigned type.  If IV does
628      not overflow, BNDS bounds the value of C.  Also, this is the
629      case if the computation |FINAL - IV->base| does not overflow, i.e.,
630      if BNDS->below in the result is nonnegative.  */
631   if (tree_int_cst_sign_bit (iv->step))
632     {
633       s = fold_convert (niter_type,
634                         fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv->step));
635       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
636                        fold_convert (niter_type, iv->base),
637                        fold_convert (niter_type, final));
638       bounds_negate (bnds);
639     }
640   else
641     {
642       s = fold_convert (niter_type, iv->step);
643       c = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
644                        fold_convert (niter_type, final),
645                        fold_convert (niter_type, iv->base));
646     }
647
648   mpz_init (max);
649   number_of_iterations_ne_max (max, iv->no_overflow, c, s, bnds,
650                                exit_must_be_taken);
651   niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, max, false);
652   mpz_clear (max);
653
654   /* First the trivial cases -- when the step is 1.  */
655   if (integer_onep (s))
656     {
657       niter->niter = c;
658       return true;
659     }
660
661   /* Let nsd (step, size of mode) = d.  If d does not divide c, the loop
662      is infinite.  Otherwise, the number of iterations is
663      (inverse(s/d) * (c/d)) mod (size of mode/d).  */
664   bits = num_ending_zeros (s);
665   bound = build_low_bits_mask (niter_type,
666                                (TYPE_PRECISION (niter_type)
667                                 - tree_low_cst (bits, 1)));
668
669   d = fold_binary_to_constant (LSHIFT_EXPR, niter_type,
670                                build_int_cst (niter_type, 1), bits);
671   s = fold_binary_to_constant (RSHIFT_EXPR, niter_type, s, bits);
672
673   if (!exit_must_be_taken)
674     {
675       /* If we cannot assume that the exit is taken eventually, record the
676          assumptions for divisibility of c.  */
677       assumption = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, c, d);
678       assumption = fold_build2 (EQ_EXPR, boolean_type_node,
679                                 assumption, build_int_cst (niter_type, 0));
680       if (!integer_nonzerop (assumption))
681         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
682                                           niter->assumptions, assumption);
683     }
684
685   c = fold_build2 (EXACT_DIV_EXPR, niter_type, c, d);
686   tmp = fold_build2 (MULT_EXPR, niter_type, c, inverse (s, bound));
687   niter->niter = fold_build2 (BIT_AND_EXPR, niter_type, tmp, bound);
688   return true;
689 }
690
691 /* Checks whether we can determine the final value of the control variable
692    of the loop with ending condition IV0 < IV1 (computed in TYPE).
693    DELTA is the difference IV1->base - IV0->base, STEP is the absolute value
694    of the step.  The assumptions necessary to ensure that the computation
695    of the final value does not overflow are recorded in NITER.  If we
696    find the final value, we adjust DELTA and return TRUE.  Otherwise
697    we return false.  BNDS bounds the value of IV1->base - IV0->base,
698    and will be updated by the same amount as DELTA.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is
699    true if we know that the exit must be taken eventually.  */
700
701 static bool
702 number_of_iterations_lt_to_ne (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
703                                struct tree_niter_desc *niter,
704                                tree *delta, tree step,
705                                bool exit_must_be_taken, bounds *bnds)
706 {
707   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
708   tree mod = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, *delta, step);
709   tree tmod;
710   mpz_t mmod;
711   tree assumption = boolean_true_node, bound, noloop;
712   bool ret = false, fv_comp_no_overflow;
713   tree type1 = type;
714   if (POINTER_TYPE_P (type))
715     type1 = sizetype;
716
717   if (TREE_CODE (mod) != INTEGER_CST)
718     return false;
719   if (integer_nonzerop (mod))
720     mod = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step, mod);
721   tmod = fold_convert (type1, mod);
722
723   mpz_init (mmod);
724   mpz_set_double_int (mmod, tree_to_double_int (mod), true);
725   mpz_neg (mmod, mmod);
726
727   /* If the induction variable does not overflow and the exit is taken,
728      then the computation of the final value does not overflow.  This is
729      also obviously the case if the new final value is equal to the
730      current one.  Finally, we postulate this for pointer type variables,
731      as the code cannot rely on the object to that the pointer points being
732      placed at the end of the address space (and more pragmatically,
733      TYPE_{MIN,MAX}_VALUE is not defined for pointers).  */
734   if (integer_zerop (mod) || POINTER_TYPE_P (type))
735     fv_comp_no_overflow = true;
736   else if (!exit_must_be_taken)
737     fv_comp_no_overflow = false;
738   else
739     fv_comp_no_overflow =
740             (iv0->no_overflow && integer_nonzerop (iv0->step))
741             || (iv1->no_overflow && integer_nonzerop (iv1->step));
742
743   if (integer_nonzerop (iv0->step))
744     {
745       /* The final value of the iv is iv1->base + MOD, assuming that this
746          computation does not overflow, and that
747          iv0->base <= iv1->base + MOD.  */
748       if (!fv_comp_no_overflow)
749         {
750           bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
751                                TYPE_MAX_VALUE (type1), tmod);
752           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
753                                     iv1->base, bound);
754           if (integer_zerop (assumption))
755             goto end;
756         }
757       if (mpz_cmp (mmod, bnds->below) < 0)
758         noloop = boolean_false_node;
759       else if (POINTER_TYPE_P (type))
760         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
761                               iv0->base,
762                               fold_build_pointer_plus (iv1->base, tmod));
763       else
764         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
765                               iv0->base,
766                               fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
767                                            iv1->base, tmod));
768     }
769   else
770     {
771       /* The final value of the iv is iv0->base - MOD, assuming that this
772          computation does not overflow, and that
773          iv0->base - MOD <= iv1->base. */
774       if (!fv_comp_no_overflow)
775         {
776           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
777                                TYPE_MIN_VALUE (type1), tmod);
778           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
779                                     iv0->base, bound);
780           if (integer_zerop (assumption))
781             goto end;
782         }
783       if (mpz_cmp (mmod, bnds->below) < 0)
784         noloop = boolean_false_node;
785       else if (POINTER_TYPE_P (type))
786         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
787                               fold_build_pointer_plus (iv0->base,
788                                                        fold_build1 (NEGATE_EXPR,
789                                                                     type1, tmod)),
790                               iv1->base);
791       else
792         noloop = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node,
793                               fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
794                                            iv0->base, tmod),
795                               iv1->base);
796     }
797
798   if (!integer_nonzerop (assumption))
799     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
800                                       niter->assumptions,
801                                       assumption);
802   if (!integer_zerop (noloop))
803     niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
804                                       niter->may_be_zero,
805                                       noloop);
806   bounds_add (bnds, tree_to_double_int (mod), type);
807   *delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, *delta, mod);
808
809   ret = true;
810 end:
811   mpz_clear (mmod);
812   return ret;
813 }
814
815 /* Add assertions to NITER that ensure that the control variable of the loop
816    with ending condition IV0 < IV1 does not overflow.  Types of IV0 and IV1
817    are TYPE.  Returns false if we can prove that there is an overflow, true
818    otherwise.  STEP is the absolute value of the step.  */
819
820 static bool
821 assert_no_overflow_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
822                        struct tree_niter_desc *niter, tree step)
823 {
824   tree bound, d, assumption, diff;
825   tree niter_type = TREE_TYPE (step);
826
827   if (integer_nonzerop (iv0->step))
828     {
829       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i += iv0->step) */
830       if (iv0->no_overflow)
831         return true;
832
833       /* If iv0->base is a constant, we can determine the last value before
834          overflow precisely; otherwise we conservatively assume
835          MAX - STEP + 1.  */
836
837       if (TREE_CODE (iv0->base) == INTEGER_CST)
838         {
839           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
840                            fold_convert (niter_type, TYPE_MAX_VALUE (type)),
841                            fold_convert (niter_type, iv0->base));
842           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
843         }
844       else
845         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
846                             build_int_cst (niter_type, 1));
847       bound = fold_build2 (MINUS_EXPR, type,
848                            TYPE_MAX_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
849       assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
850                                 iv1->base, bound);
851     }
852   else
853     {
854       /* for (i = iv1->base; i > iv0->base; i += iv1->step) */
855       if (iv1->no_overflow)
856         return true;
857
858       if (TREE_CODE (iv1->base) == INTEGER_CST)
859         {
860           d = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
861                            fold_convert (niter_type, iv1->base),
862                            fold_convert (niter_type, TYPE_MIN_VALUE (type)));
863           diff = fold_build2 (FLOOR_MOD_EXPR, niter_type, d, step);
864         }
865       else
866         diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type, step,
867                             build_int_cst (niter_type, 1));
868       bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type,
869                            TYPE_MIN_VALUE (type), fold_convert (type, diff));
870       assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
871                                 iv0->base, bound);
872     }
873
874   if (integer_zerop (assumption))
875     return false;
876   if (!integer_nonzerop (assumption))
877     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
878                                       niter->assumptions, assumption);
879
880   iv0->no_overflow = true;
881   iv1->no_overflow = true;
882   return true;
883 }
884
885 /* Add an assumption to NITER that a loop whose ending condition
886    is IV0 < IV1 rolls.  TYPE is the type of the control iv.  BNDS
887    bounds the value of IV1->base - IV0->base.  */
888
889 static void
890 assert_loop_rolls_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
891                       struct tree_niter_desc *niter, bounds *bnds)
892 {
893   tree assumption = boolean_true_node, bound, diff;
894   tree mbz, mbzl, mbzr, type1;
895   bool rolls_p, no_overflow_p;
896   double_int dstep;
897   mpz_t mstep, max;
898
899   /* We are going to compute the number of iterations as
900      (iv1->base - iv0->base + step - 1) / step, computed in the unsigned
901      variant of TYPE.  This formula only works if
902
903      -step + 1 <= (iv1->base - iv0->base) <= MAX - step + 1
904
905      (where MAX is the maximum value of the unsigned variant of TYPE, and
906      the computations in this formula are performed in full precision,
907      i.e., without overflows).
908
909      Usually, for loops with exit condition iv0->base + step * i < iv1->base,
910      we have a condition of the form iv0->base - step < iv1->base before the loop,
911      and for loops iv0->base < iv1->base - step * i the condition
912      iv0->base < iv1->base + step, due to loop header copying, which enable us
913      to prove the lower bound.
914
915      The upper bound is more complicated.  Unless the expressions for initial
916      and final value themselves contain enough information, we usually cannot
917      derive it from the context.  */
918
919   /* First check whether the answer does not follow from the bounds we gathered
920      before.  */
921   if (integer_nonzerop (iv0->step))
922     dstep = tree_to_double_int (iv0->step);
923   else
924     {
925       dstep = tree_to_double_int (iv1->step).sext (TYPE_PRECISION (type));
926       dstep = -dstep;
927     }
928
929   mpz_init (mstep);
930   mpz_set_double_int (mstep, dstep, true);
931   mpz_neg (mstep, mstep);
932   mpz_add_ui (mstep, mstep, 1);
933
934   rolls_p = mpz_cmp (mstep, bnds->below) <= 0;
935
936   mpz_init (max);
937   mpz_set_double_int (max, double_int::mask (TYPE_PRECISION (type)), true);
938   mpz_add (max, max, mstep);
939   no_overflow_p = (mpz_cmp (bnds->up, max) <= 0
940                    /* For pointers, only values lying inside a single object
941                       can be compared or manipulated by pointer arithmetics.
942                       Gcc in general does not allow or handle objects larger
943                       than half of the address space, hence the upper bound
944                       is satisfied for pointers.  */
945                    || POINTER_TYPE_P (type));
946   mpz_clear (mstep);
947   mpz_clear (max);
948
949   if (rolls_p && no_overflow_p)
950     return;
951
952   type1 = type;
953   if (POINTER_TYPE_P (type))
954     type1 = sizetype;
955
956   /* Now the hard part; we must formulate the assumption(s) as expressions, and
957      we must be careful not to introduce overflow.  */
958
959   if (integer_nonzerop (iv0->step))
960     {
961       diff = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
962                           iv0->step, build_int_cst (type1, 1));
963
964       /* We need to know that iv0->base >= MIN + iv0->step - 1.  Since
965          0 address never belongs to any object, we can assume this for
966          pointers.  */
967       if (!POINTER_TYPE_P (type))
968         {
969           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
970                                TYPE_MIN_VALUE (type), diff);
971           assumption = fold_build2 (GE_EXPR, boolean_type_node,
972                                     iv0->base, bound);
973         }
974
975       /* And then we can compute iv0->base - diff, and compare it with
976          iv1->base.  */
977       mbzl = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
978                           fold_convert (type1, iv0->base), diff);
979       mbzr = fold_convert (type1, iv1->base);
980     }
981   else
982     {
983       diff = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
984                           iv1->step, build_int_cst (type1, 1));
985
986       if (!POINTER_TYPE_P (type))
987         {
988           bound = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1,
989                                TYPE_MAX_VALUE (type), diff);
990           assumption = fold_build2 (LE_EXPR, boolean_type_node,
991                                     iv1->base, bound);
992         }
993
994       mbzl = fold_convert (type1, iv0->base);
995       mbzr = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
996                           fold_convert (type1, iv1->base), diff);
997     }
998
999   if (!integer_nonzerop (assumption))
1000     niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
1001                                       niter->assumptions, assumption);
1002   if (!rolls_p)
1003     {
1004       mbz = fold_build2 (GT_EXPR, boolean_type_node, mbzl, mbzr);
1005       niter->may_be_zero = fold_build2 (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node,
1006                                         niter->may_be_zero, mbz);
1007     }
1008 }
1009
1010 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
1011    is IV0 < IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
1012    iterations is stored to NITER.  BNDS bounds the difference
1013    IV1->base - IV0->base.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if we know
1014    that the exit must be taken eventually.  */
1015
1016 static bool
1017 number_of_iterations_lt (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
1018                          struct tree_niter_desc *niter,
1019                          bool exit_must_be_taken, bounds *bnds)
1020 {
1021   tree niter_type = unsigned_type_for (type);
1022   tree delta, step, s;
1023   mpz_t mstep, tmp;
1024
1025   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1026     {
1027       niter->control = *iv0;
1028       niter->cmp = LT_EXPR;
1029       niter->bound = iv1->base;
1030     }
1031   else
1032     {
1033       niter->control = *iv1;
1034       niter->cmp = GT_EXPR;
1035       niter->bound = iv0->base;
1036     }
1037
1038   delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
1039                        fold_convert (niter_type, iv1->base),
1040                        fold_convert (niter_type, iv0->base));
1041
1042   /* First handle the special case that the step is +-1.  */
1043   if ((integer_onep (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
1044       || (integer_all_onesp (iv1->step) && integer_zerop (iv0->step)))
1045     {
1046       /* for (i = iv0->base; i < iv1->base; i++)
1047
1048          or
1049
1050          for (i = iv1->base; i > iv0->base; i--).
1051
1052          In both cases # of iterations is iv1->base - iv0->base, assuming that
1053          iv1->base >= iv0->base.
1054
1055          First try to derive a lower bound on the value of
1056          iv1->base - iv0->base, computed in full precision.  If the difference
1057          is nonnegative, we are done, otherwise we must record the
1058          condition.  */
1059
1060       if (mpz_sgn (bnds->below) < 0)
1061         niter->may_be_zero = fold_build2 (LT_EXPR, boolean_type_node,
1062                                           iv1->base, iv0->base);
1063       niter->niter = delta;
1064       niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, bnds->up, false);
1065       return true;
1066     }
1067
1068   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1069     step = fold_convert (niter_type, iv0->step);
1070   else
1071     step = fold_convert (niter_type,
1072                          fold_build1 (NEGATE_EXPR, type, iv1->step));
1073
1074   /* If we can determine the final value of the control iv exactly, we can
1075      transform the condition to != comparison.  In particular, this will be
1076      the case if DELTA is constant.  */
1077   if (number_of_iterations_lt_to_ne (type, iv0, iv1, niter, &delta, step,
1078                                      exit_must_be_taken, bnds))
1079     {
1080       affine_iv zps;
1081
1082       zps.base = build_int_cst (niter_type, 0);
1083       zps.step = step;
1084       /* number_of_iterations_lt_to_ne will add assumptions that ensure that
1085          zps does not overflow.  */
1086       zps.no_overflow = true;
1087
1088       return number_of_iterations_ne (type, &zps, delta, niter, true, bnds);
1089     }
1090
1091   /* Make sure that the control iv does not overflow.  */
1092   if (!assert_no_overflow_lt (type, iv0, iv1, niter, step))
1093     return false;
1094
1095   /* We determine the number of iterations as (delta + step - 1) / step.  For
1096      this to work, we must know that iv1->base >= iv0->base - step + 1,
1097      otherwise the loop does not roll.  */
1098   assert_loop_rolls_lt (type, iv0, iv1, niter, bnds);
1099
1100   s = fold_build2 (MINUS_EXPR, niter_type,
1101                    step, build_int_cst (niter_type, 1));
1102   delta = fold_build2 (PLUS_EXPR, niter_type, delta, s);
1103   niter->niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, niter_type, delta, step);
1104
1105   mpz_init (mstep);
1106   mpz_init (tmp);
1107   mpz_set_double_int (mstep, tree_to_double_int (step), true);
1108   mpz_add (tmp, bnds->up, mstep);
1109   mpz_sub_ui (tmp, tmp, 1);
1110   mpz_fdiv_q (tmp, tmp, mstep);
1111   niter->max = mpz_get_double_int (niter_type, tmp, false);
1112   mpz_clear (mstep);
1113   mpz_clear (tmp);
1114
1115   return true;
1116 }
1117
1118 /* Determines number of iterations of loop whose ending condition
1119    is IV0 <= IV1.  TYPE is the type of the iv.  The number of
1120    iterations is stored to NITER.  EXIT_MUST_BE_TAKEN is true if
1121    we know that this condition must eventually become false (we derived this
1122    earlier, and possibly set NITER->assumptions to make sure this
1123    is the case).  BNDS bounds the difference IV1->base - IV0->base.  */
1124
1125 static bool
1126 number_of_iterations_le (tree type, affine_iv *iv0, affine_iv *iv1,
1127                          struct tree_niter_desc *niter, bool exit_must_be_taken,
1128                          bounds *bnds)
1129 {
1130   tree assumption;
1131   tree type1 = type;
1132   if (POINTER_TYPE_P (type))
1133     type1 = sizetype;
1134
1135   /* Say that IV0 is the control variable.  Then IV0 <= IV1 iff
1136      IV0 < IV1 + 1, assuming that IV1 is not equal to the greatest
1137      value of the type.  This we must know anyway, since if it is
1138      equal to this value, the loop rolls forever.  We do not check
1139      this condition for pointer type ivs, as the code cannot rely on
1140      the object to that the pointer points being placed at the end of
1141      the address space (and more pragmatically, TYPE_{MIN,MAX}_VALUE is
1142      not defined for pointers).  */
1143
1144   if (!exit_must_be_taken && !POINTER_TYPE_P (type))
1145     {
1146       if (integer_nonzerop (iv0->step))
1147         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
1148                                   iv1->base, TYPE_MAX_VALUE (type));
1149       else
1150         assumption = fold_build2 (NE_EXPR, boolean_type_node,
1151                                   iv0->base, TYPE_MIN_VALUE (type));
1152
1153       if (integer_zerop (assumption))
1154         return false;
1155       if (!integer_nonzerop (assumption))
1156         niter->assumptions = fold_build2 (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node,
1157                                           niter->assumptions, assumption);
1158     }
1159
1160   if (integer_nonzerop (iv0->step))
1161     {
1162       if (POINTER_TYPE_P (type))
1163         iv1->base = fold_build_pointer_plus_hwi (iv1->base, 1);
1164       else
1165         iv1->base = fold_build2 (PLUS_EXPR, type1, iv1->base,
1166                                  build_int_cst (type1, 1));
1167     }
1168   else if (POINTER_TYPE_P (type))
1169     iv0->base = fold_build_pointer_plus_hwi (iv0->base, -1);
1170   else
1171     iv0->base = fold_build2 (MINUS_EXPR, type1,
1172                              iv0->base, build_int_cst (type1, 1));
1173
1174   bounds_add (bnds, double_int_one, type1);
1175
1176   return number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1177                                   bnds);
1178 }
1179
1180 /* Dumps description of affine induction variable IV to FILE.  */
1181
1182 static void
1183 dump_affine_iv (FILE *file, affine_iv *iv)
1184 {
1185   if (!integer_zerop (iv->step))
1186     fprintf (file, "[");
1187
1188   print_generic_expr (dump_file, iv->base, TDF_SLIM);
1189
1190   if (!integer_zerop (iv->step))
1191     {
1192       fprintf (file, ", + , ");
1193       print_generic_expr (dump_file, iv->step, TDF_SLIM);
1194       fprintf (file, "]%s", iv->no_overflow ? "(no_overflow)" : "");
1195     }
1196 }
1197
1198 /* Determine the number of iterations according to condition (for staying
1199    inside loop) which compares two induction variables using comparison
1200    operator CODE.  The induction variable on left side of the comparison
1201    is IV0, the right-hand side is IV1.  Both induction variables must have
1202    type TYPE, which must be an integer or pointer type.  The steps of the
1203    ivs must be constants (or NULL_TREE, which is interpreted as constant zero).
1204
1205    LOOP is the loop whose number of iterations we are determining.
1206
1207    ONLY_EXIT is true if we are sure this is the only way the loop could be
1208    exited (including possibly non-returning function calls, exceptions, etc.)
1209    -- in this case we can use the information whether the control induction
1210    variables can overflow or not in a more efficient way.
1211
1212    The results (number of iterations and assumptions as described in
1213    comments at struct tree_niter_desc in tree-flow.h) are stored to NITER.
1214    Returns false if it fails to determine number of iterations, true if it
1215    was determined (possibly with some assumptions).  */
1216
1217 static bool
1218 number_of_iterations_cond (struct loop *loop,
1219                            tree type, affine_iv *iv0, enum tree_code code,
1220                            affine_iv *iv1, struct tree_niter_desc *niter,
1221                            bool only_exit)
1222 {
1223   bool exit_must_be_taken = false, ret;
1224   bounds bnds;
1225
1226   /* The meaning of these assumptions is this:
1227      if !assumptions
1228        then the rest of information does not have to be valid
1229      if may_be_zero then the loop does not roll, even if
1230        niter != 0.  */
1231   niter->assumptions = boolean_true_node;
1232   niter->may_be_zero = boolean_false_node;
1233   niter->niter = NULL_TREE;
1234   niter->max = double_int_zero;
1235
1236   niter->bound = NULL_TREE;
1237   niter->cmp = ERROR_MARK;
1238
1239   /* Make < comparison from > ones, and for NE_EXPR comparisons, ensure that
1240      the control variable is on lhs.  */
1241   if (code == GE_EXPR || code == GT_EXPR
1242       || (code == NE_EXPR && integer_zerop (iv0->step)))
1243     {
1244       SWAP (iv0, iv1);
1245       code = swap_tree_comparison (code);
1246     }
1247
1248   if (POINTER_TYPE_P (type))
1249     {
1250       /* Comparison of pointers is undefined unless both iv0 and iv1 point
1251          to the same object.  If they do, the control variable cannot wrap
1252          (as wrap around the bounds of memory will never return a pointer
1253          that would be guaranteed to point to the same object, even if we
1254          avoid undefined behavior by casting to size_t and back).  */
1255       iv0->no_overflow = true;
1256       iv1->no_overflow = true;
1257     }
1258
1259   /* If the control induction variable does not overflow and the only exit
1260      from the loop is the one that we analyze, we know it must be taken
1261      eventually.  */
1262   if (only_exit)
1263     {
1264       if (!integer_zerop (iv0->step) && iv0->no_overflow)
1265         exit_must_be_taken = true;
1266       else if (!integer_zerop (iv1->step) && iv1->no_overflow)
1267         exit_must_be_taken = true;
1268     }
1269
1270   /* We can handle the case when neither of the sides of the comparison is
1271      invariant, provided that the test is NE_EXPR.  This rarely occurs in
1272      practice, but it is simple enough to manage.  */
1273   if (!integer_zerop (iv0->step) && !integer_zerop (iv1->step))
1274     {
1275       tree step_type = POINTER_TYPE_P (type) ? sizetype : type;
1276       if (code != NE_EXPR)
1277         return false;
1278
1279       iv0->step = fold_binary_to_constant (MINUS_EXPR, step_type,
1280                                            iv0->step, iv1->step);
1281       iv0->no_overflow = false;
1282       iv1->step = build_int_cst (step_type, 0);
1283       iv1->no_overflow = true;
1284     }
1285
1286   /* If the result of the comparison is a constant,  the loop is weird.  More
1287      precise handling would be possible, but the situation is not common enough
1288      to waste time on it.  */
1289   if (integer_zerop (iv0->step) && integer_zerop (iv1->step))
1290     return false;
1291
1292   /* Ignore loops of while (i-- < 10) type.  */
1293   if (code != NE_EXPR)
1294     {
1295       if (iv0->step && tree_int_cst_sign_bit (iv0->step))
1296         return false;
1297
1298       if (!integer_zerop (iv1->step) && !tree_int_cst_sign_bit (iv1->step))
1299         return false;
1300     }
1301
1302   /* If the loop exits immediately, there is nothing to do.  */
1303   if (integer_zerop (fold_build2 (code, boolean_type_node, iv0->base, iv1->base)))
1304     {
1305       niter->niter = build_int_cst (unsigned_type_for (type), 0);
1306       niter->max = double_int_zero;
1307       return true;
1308     }
1309
1310   /* OK, now we know we have a senseful loop.  Handle several cases, depending
1311      on what comparison operator is used.  */
1312   bound_difference (loop, iv1->base, iv0->base, &bnds);
1313
1314   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1315     {
1316       fprintf (dump_file,
1317                "Analyzing # of iterations of loop %d\n", loop->num);
1318
1319       fprintf (dump_file, "  exit condition ");
1320       dump_affine_iv (dump_file, iv0);
1321       fprintf (dump_file, " %s ",
1322                code == NE_EXPR ? "!="
1323                : code == LT_EXPR ? "<"
1324                : "<=");
1325       dump_affine_iv (dump_file, iv1);
1326       fprintf (dump_file, "\n");
1327
1328       fprintf (dump_file, "  bounds on difference of bases: ");
1329       mpz_out_str (dump_file, 10, bnds.below);
1330       fprintf (dump_file, " ... ");
1331       mpz_out_str (dump_file, 10, bnds.up);
1332       fprintf (dump_file, "\n");
1333     }
1334
1335   switch (code)
1336     {
1337     case NE_EXPR:
1338       gcc_assert (integer_zerop (iv1->step));
1339       ret = number_of_iterations_ne (type, iv0, iv1->base, niter,
1340                                      exit_must_be_taken, &bnds);
1341       break;
1342
1343     case LT_EXPR:
1344       ret = number_of_iterations_lt (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1345                                      &bnds);
1346       break;
1347
1348     case LE_EXPR:
1349       ret = number_of_iterations_le (type, iv0, iv1, niter, exit_must_be_taken,
1350                                      &bnds);
1351       break;
1352
1353     default:
1354       gcc_unreachable ();
1355     }
1356
1357   mpz_clear (bnds.up);
1358   mpz_clear (bnds.below);
1359
1360   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1361     {
1362       if (ret)
1363         {
1364           fprintf (dump_file, "  result:\n");
1365           if (!integer_nonzerop (niter->assumptions))
1366             {
1367               fprintf (dump_file, "    under assumptions ");
1368               print_generic_expr (dump_file, niter->assumptions, TDF_SLIM);
1369               fprintf (dump_file, "\n");
1370             }
1371
1372           if (!integer_zerop (niter->may_be_zero))
1373             {
1374               fprintf (dump_file, "    zero if ");
1375               print_generic_expr (dump_file, niter->may_be_zero, TDF_SLIM);
1376               fprintf (dump_file, "\n");
1377             }
1378
1379           fprintf (dump_file, "    # of iterations ");
1380           print_generic_expr (dump_file, niter->niter, TDF_SLIM);
1381           fprintf (dump_file, ", bounded by ");
1382           dump_double_int (dump_file, niter->max, true);
1383           fprintf (dump_file, "\n");
1384         }
1385       else
1386         fprintf (dump_file, "  failed\n\n");
1387     }
1388   return ret;
1389 }
1390
1391 /* Substitute NEW for OLD in EXPR and fold the result.  */
1392
1393 static tree
1394 simplify_replace_tree (tree expr, tree old, tree new_tree)
1395 {
1396   unsigned i, n;
1397   tree ret = NULL_TREE, e, se;
1398
1399   if (!expr)
1400     return NULL_TREE;
1401
1402   /* Do not bother to replace constants.  */
1403   if (CONSTANT_CLASS_P (old))
1404     return expr;
1405
1406   if (expr == old
1407       || operand_equal_p (expr, old, 0))
1408     return unshare_expr (new_tree);
1409
1410   if (!EXPR_P (expr))
1411     return expr;
1412
1413   n = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1414   for (i = 0; i < n; i++)
1415     {
1416       e = TREE_OPERAND (expr, i);
1417       se = simplify_replace_tree (e, old, new_tree);
1418       if (e == se)
1419         continue;
1420
1421       if (!ret)
1422         ret = copy_node (expr);
1423
1424       TREE_OPERAND (ret, i) = se;
1425     }
1426
1427   return (ret ? fold (ret) : expr);
1428 }
1429
1430 /* Expand definitions of ssa names in EXPR as long as they are simple
1431    enough, and return the new expression.  */
1432
1433 tree
1434 expand_simple_operations (tree expr)
1435 {
1436   unsigned i, n;
1437   tree ret = NULL_TREE, e, ee, e1;
1438   enum tree_code code;
1439   gimple stmt;
1440
1441   if (expr == NULL_TREE)
1442     return expr;
1443
1444   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1445     return expr;
1446
1447   code = TREE_CODE (expr);
1448   if (IS_EXPR_CODE_CLASS (TREE_CODE_CLASS (code)))
1449     {
1450       n = TREE_OPERAND_LENGTH (expr);
1451       for (i = 0; i < n; i++)
1452         {
1453           e = TREE_OPERAND (expr, i);
1454           ee = expand_simple_operations (e);
1455           if (e == ee)
1456             continue;
1457
1458           if (!ret)
1459             ret = copy_node (expr);
1460
1461           TREE_OPERAND (ret, i) = ee;
1462         }
1463
1464       if (!ret)
1465         return expr;
1466
1467       fold_defer_overflow_warnings ();
1468       ret = fold (ret);
1469       fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1470       return ret;
1471     }
1472
1473   if (TREE_CODE (expr) != SSA_NAME)
1474     return expr;
1475
1476   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
1477   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
1478     {
1479       basic_block src, dest;
1480
1481       if (gimple_phi_num_args (stmt) != 1)
1482         return expr;
1483       e = PHI_ARG_DEF (stmt, 0);
1484
1485       /* Avoid propagating through loop exit phi nodes, which
1486          could break loop-closed SSA form restrictions.  */
1487       dest = gimple_bb (stmt);
1488       src = single_pred (dest);
1489       if (TREE_CODE (e) == SSA_NAME
1490           && src->loop_father != dest->loop_father)
1491         return expr;
1492
1493       return expand_simple_operations (e);
1494     }
1495   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
1496     return expr;
1497
1498   e = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1499   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1500   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1501     {
1502       if (is_gimple_min_invariant (e))
1503         return e;
1504
1505       if (code == SSA_NAME)
1506         return expand_simple_operations (e);
1507
1508       return expr;
1509     }
1510
1511   switch (code)
1512     {
1513     CASE_CONVERT:
1514       /* Casts are simple.  */
1515       ee = expand_simple_operations (e);
1516       return fold_build1 (code, TREE_TYPE (expr), ee);
1517
1518     case PLUS_EXPR:
1519     case MINUS_EXPR:
1520     case POINTER_PLUS_EXPR:
1521       /* And increments and decrements by a constant are simple.  */
1522       e1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1523       if (!is_gimple_min_invariant (e1))
1524         return expr;
1525
1526       ee = expand_simple_operations (e);
1527       return fold_build2 (code, TREE_TYPE (expr), ee, e1);
1528
1529     default:
1530       return expr;
1531     }
1532 }
1533
1534 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
1535    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
1536
1537 static tree
1538 tree_simplify_using_condition_1 (tree cond, tree expr)
1539 {
1540   bool changed;
1541   tree e, te, e0, e1, e2, notcond;
1542   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1543
1544   if (code == INTEGER_CST)
1545     return expr;
1546
1547   if (code == TRUTH_OR_EXPR
1548       || code == TRUTH_AND_EXPR
1549       || code == COND_EXPR)
1550     {
1551       changed = false;
1552
1553       e0 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 0));
1554       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
1555         changed = true;
1556
1557       e1 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 1));
1558       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
1559         changed = true;
1560
1561       if (code == COND_EXPR)
1562         {
1563           e2 = tree_simplify_using_condition_1 (cond, TREE_OPERAND (expr, 2));
1564           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
1565             changed = true;
1566         }
1567       else
1568         e2 = NULL_TREE;
1569
1570       if (changed)
1571         {
1572           if (code == COND_EXPR)
1573             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
1574           else
1575             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
1576         }
1577
1578       return expr;
1579     }
1580
1581   /* In case COND is equality, we may be able to simplify EXPR by copy/constant
1582      propagation, and vice versa.  Fold does not handle this, since it is
1583      considered too expensive.  */
1584   if (TREE_CODE (cond) == EQ_EXPR)
1585     {
1586       e0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
1587       e1 = TREE_OPERAND (cond, 1);
1588
1589       /* We know that e0 == e1.  Check whether we cannot simplify expr
1590          using this fact.  */
1591       e = simplify_replace_tree (expr, e0, e1);
1592       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
1593         return e;
1594
1595       e = simplify_replace_tree (expr, e1, e0);
1596       if (integer_zerop (e) || integer_nonzerop (e))
1597         return e;
1598     }
1599   if (TREE_CODE (expr) == EQ_EXPR)
1600     {
1601       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1602       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1603
1604       /* If e0 == e1 (EXPR) implies !COND, then EXPR cannot be true.  */
1605       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
1606       if (integer_zerop (e))
1607         return e;
1608       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
1609       if (integer_zerop (e))
1610         return e;
1611     }
1612   if (TREE_CODE (expr) == NE_EXPR)
1613     {
1614       e0 = TREE_OPERAND (expr, 0);
1615       e1 = TREE_OPERAND (expr, 1);
1616
1617       /* If e0 == e1 (!EXPR) implies !COND, then EXPR must be true.  */
1618       e = simplify_replace_tree (cond, e0, e1);
1619       if (integer_zerop (e))
1620         return boolean_true_node;
1621       e = simplify_replace_tree (cond, e1, e0);
1622       if (integer_zerop (e))
1623         return boolean_true_node;
1624     }
1625
1626   te = expand_simple_operations (expr);
1627
1628   /* Check whether COND ==> EXPR.  */
1629   notcond = invert_truthvalue (cond);
1630   e = fold_binary (TRUTH_OR_EXPR, boolean_type_node, notcond, te);
1631   if (e && integer_nonzerop (e))
1632     return e;
1633
1634   /* Check whether COND ==> not EXPR.  */
1635   e = fold_binary (TRUTH_AND_EXPR, boolean_type_node, cond, te);
1636   if (e && integer_zerop (e))
1637     return e;
1638
1639   return expr;
1640 }
1641
1642 /* Tries to simplify EXPR using the condition COND.  Returns the simplified
1643    expression (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).
1644    Wrapper around tree_simplify_using_condition_1 that ensures that chains
1645    of simple operations in definitions of ssa names in COND are expanded,
1646    so that things like casts or incrementing the value of the bound before
1647    the loop do not cause us to fail.  */
1648
1649 static tree
1650 tree_simplify_using_condition (tree cond, tree expr)
1651 {
1652   cond = expand_simple_operations (cond);
1653
1654   return tree_simplify_using_condition_1 (cond, expr);
1655 }
1656
1657 /* Tries to simplify EXPR using the conditions on entry to LOOP.
1658    Returns the simplified expression (or EXPR unchanged, if no
1659    simplification was possible).*/
1660
1661 static tree
1662 simplify_using_initial_conditions (struct loop *loop, tree expr)
1663 {
1664   edge e;
1665   basic_block bb;
1666   gimple stmt;
1667   tree cond;
1668   int cnt = 0;
1669
1670   if (TREE_CODE (expr) == INTEGER_CST)
1671     return expr;
1672
1673   /* Limit walking the dominators to avoid quadraticness in
1674      the number of BBs times the number of loops in degenerate
1675      cases.  */
1676   for (bb = loop->header;
1677        bb != ENTRY_BLOCK_PTR && cnt < MAX_DOMINATORS_TO_WALK;
1678        bb = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb))
1679     {
1680       if (!single_pred_p (bb))
1681         continue;
1682       e = single_pred_edge (bb);
1683
1684       if (!(e->flags & (EDGE_TRUE_VALUE | EDGE_FALSE_VALUE)))
1685         continue;
1686
1687       stmt = last_stmt (e->src);
1688       cond = fold_build2 (gimple_cond_code (stmt),
1689                           boolean_type_node,
1690                           gimple_cond_lhs (stmt),
1691                           gimple_cond_rhs (stmt));
1692       if (e->flags & EDGE_FALSE_VALUE)
1693         cond = invert_truthvalue (cond);
1694       expr = tree_simplify_using_condition (cond, expr);
1695       ++cnt;
1696     }
1697
1698   return expr;
1699 }
1700
1701 /* Tries to simplify EXPR using the evolutions of the loop invariants
1702    in the superloops of LOOP.  Returns the simplified expression
1703    (or EXPR unchanged, if no simplification was possible).  */
1704
1705 static tree
1706 simplify_using_outer_evolutions (struct loop *loop, tree expr)
1707 {
1708   enum tree_code code = TREE_CODE (expr);
1709   bool changed;
1710   tree e, e0, e1, e2;
1711
1712   if (is_gimple_min_invariant (expr))
1713     return expr;
1714
1715   if (code == TRUTH_OR_EXPR
1716       || code == TRUTH_AND_EXPR
1717       || code == COND_EXPR)
1718     {
1719       changed = false;
1720
1721       e0 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 0));
1722       if (TREE_OPERAND (expr, 0) != e0)
1723         changed = true;
1724
1725       e1 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 1));
1726       if (TREE_OPERAND (expr, 1) != e1)
1727         changed = true;
1728
1729       if (code == COND_EXPR)
1730         {
1731           e2 = simplify_using_outer_evolutions (loop, TREE_OPERAND (expr, 2));
1732           if (TREE_OPERAND (expr, 2) != e2)
1733             changed = true;
1734         }
1735       else
1736         e2 = NULL_TREE;
1737
1738       if (changed)
1739         {
1740           if (code == COND_EXPR)
1741             expr = fold_build3 (code, boolean_type_node, e0, e1, e2);
1742           else
1743             expr = fold_build2 (code, boolean_type_node, e0, e1);
1744         }
1745
1746       return expr;
1747     }
1748
1749   e = instantiate_parameters (loop, expr);
1750   if (is_gimple_min_invariant (e))
1751     return e;
1752
1753   return expr;
1754 }
1755
1756 /* Returns true if EXIT is the only possible exit from LOOP.  */
1757
1758 bool
1759 loop_only_exit_p (const struct loop *loop, const_edge exit)
1760 {
1761   basic_block *body;
1762   gimple_stmt_iterator bsi;
1763   unsigned i;
1764   gimple call;
1765
1766   if (exit != single_exit (loop))
1767     return false;
1768
1769   body = get_loop_body (loop);
1770   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1771     {
1772       for (bsi = gsi_start_bb (body[i]); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
1773         {
1774           call = gsi_stmt (bsi);
1775           if (gimple_code (call) != GIMPLE_CALL)
1776             continue;
1777
1778           if (gimple_has_side_effects (call))
1779             {
1780               free (body);
1781               return false;
1782             }
1783         }
1784     }
1785
1786   free (body);
1787   return true;
1788 }
1789
1790 /* Stores description of number of iterations of LOOP derived from
1791    EXIT (an exit edge of the LOOP) in NITER.  Returns true if some
1792    useful information could be derived (and fields of NITER has
1793    meaning described in comments at struct tree_niter_desc
1794    declaration), false otherwise.  If WARN is true and
1795    -Wunsafe-loop-optimizations was given, warn if the optimizer is going to use
1796    potentially unsafe assumptions.  */
1797
1798 bool
1799 number_of_iterations_exit (struct loop *loop, edge exit,
1800                            struct tree_niter_desc *niter,
1801                            bool warn)
1802 {
1803   gimple stmt;
1804   tree type;
1805   tree op0, op1;
1806   enum tree_code code;
1807   affine_iv iv0, iv1;
1808
1809   if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, exit->src))
1810     return false;
1811
1812   niter->assumptions = boolean_false_node;
1813   stmt = last_stmt (exit->src);
1814   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1815     return false;
1816
1817   /* We want the condition for staying inside loop.  */
1818   code = gimple_cond_code (stmt);
1819   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1820     code = invert_tree_comparison (code, false);
1821
1822   switch (code)
1823     {
1824     case GT_EXPR:
1825     case GE_EXPR:
1826     case NE_EXPR:
1827     case LT_EXPR:
1828     case LE_EXPR:
1829       break;
1830
1831     default:
1832       return false;
1833     }
1834
1835   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1836   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1837   type = TREE_TYPE (op0);
1838
1839   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
1840       && !POINTER_TYPE_P (type))
1841     return false;
1842
1843   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op0, &iv0, false))
1844     return false;
1845   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op1, &iv1, false))
1846     return false;
1847
1848   /* We don't want to see undefined signed overflow warnings while
1849      computing the number of iterations.  */
1850   fold_defer_overflow_warnings ();
1851
1852   iv0.base = expand_simple_operations (iv0.base);
1853   iv1.base = expand_simple_operations (iv1.base);
1854   if (!number_of_iterations_cond (loop, type, &iv0, code, &iv1, niter,
1855                                   loop_only_exit_p (loop, exit)))
1856     {
1857       fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1858       return false;
1859     }
1860
1861   if (optimize >= 3)
1862     {
1863       niter->assumptions = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1864                                                             niter->assumptions);
1865       niter->may_be_zero = simplify_using_outer_evolutions (loop,
1866                                                             niter->may_be_zero);
1867       niter->niter = simplify_using_outer_evolutions (loop, niter->niter);
1868     }
1869
1870   niter->assumptions
1871           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1872                                                niter->assumptions);
1873   niter->may_be_zero
1874           = simplify_using_initial_conditions (loop,
1875                                                niter->may_be_zero);
1876
1877   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
1878
1879   if (integer_onep (niter->assumptions))
1880     return true;
1881
1882   /* With -funsafe-loop-optimizations we assume that nothing bad can happen.
1883      But if we can prove that there is overflow or some other source of weird
1884      behavior, ignore the loop even with -funsafe-loop-optimizations.  */
1885   if (integer_zerop (niter->assumptions) || !single_exit (loop))
1886     return false;
1887
1888   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
1889     niter->assumptions = boolean_true_node;
1890
1891   if (warn)
1892     {
1893       const char *wording;
1894       location_t loc = gimple_location (stmt);
1895
1896       /* We can provide a more specific warning if one of the operator is
1897          constant and the other advances by +1 or -1.  */
1898       if (!integer_zerop (iv1.step)
1899           ? (integer_zerop (iv0.step)
1900              && (integer_onep (iv1.step) || integer_all_onesp (iv1.step)))
1901           : (integer_onep (iv0.step) || integer_all_onesp (iv0.step)))
1902         wording =
1903           flag_unsafe_loop_optimizations
1904           ? N_("assuming that the loop is not infinite")
1905           : N_("cannot optimize possibly infinite loops");
1906       else
1907         wording =
1908           flag_unsafe_loop_optimizations
1909           ? N_("assuming that the loop counter does not overflow")
1910           : N_("cannot optimize loop, the loop counter may overflow");
1911
1912       warning_at ((LOCATION_LINE (loc) > 0) ? loc : input_location,
1913                   OPT_Wunsafe_loop_optimizations, "%s", gettext (wording));
1914     }
1915
1916   return flag_unsafe_loop_optimizations;
1917 }
1918
1919 /* Try to determine the number of iterations of LOOP.  If we succeed,
1920    expression giving number of iterations is returned and *EXIT is
1921    set to the edge from that the information is obtained.  Otherwise
1922    chrec_dont_know is returned.  */
1923
1924 tree
1925 find_loop_niter (struct loop *loop, edge *exit)
1926 {
1927   unsigned i;
1928   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1929   edge ex;
1930   tree niter = NULL_TREE, aniter;
1931   struct tree_niter_desc desc;
1932
1933   *exit = NULL;
1934   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
1935     {
1936       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
1937         continue;
1938
1939       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
1940         continue;
1941
1942       if (integer_nonzerop (desc.may_be_zero))
1943         {
1944           /* We exit in the first iteration through this exit.
1945              We won't find anything better.  */
1946           niter = build_int_cst (unsigned_type_node, 0);
1947           *exit = ex;
1948           break;
1949         }
1950
1951       if (!integer_zerop (desc.may_be_zero))
1952         continue;
1953
1954       aniter = desc.niter;
1955
1956       if (!niter)
1957         {
1958           /* Nothing recorded yet.  */
1959           niter = aniter;
1960           *exit = ex;
1961           continue;
1962         }
1963
1964       /* Prefer constants, the lower the better.  */
1965       if (TREE_CODE (aniter) != INTEGER_CST)
1966         continue;
1967
1968       if (TREE_CODE (niter) != INTEGER_CST)
1969         {
1970           niter = aniter;
1971           *exit = ex;
1972           continue;
1973         }
1974
1975       if (tree_int_cst_lt (aniter, niter))
1976         {
1977           niter = aniter;
1978           *exit = ex;
1979           continue;
1980         }
1981     }
1982   VEC_free (edge, heap, exits);
1983
1984   return niter ? niter : chrec_dont_know;
1985 }
1986
1987 /* Return true if loop is known to have bounded number of iterations.  */
1988
1989 bool
1990 finite_loop_p (struct loop *loop)
1991 {
1992   unsigned i;
1993   VEC (edge, heap) *exits;
1994   edge ex;
1995   struct tree_niter_desc desc;
1996   bool finite = false;
1997   int flags;
1998
1999   if (flag_unsafe_loop_optimizations)
2000     return true;
2001   flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2002   if ((flags & (ECF_CONST|ECF_PURE)) && !(flags & ECF_LOOPING_CONST_OR_PURE))
2003     {
2004       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2005         fprintf (dump_file, "Found loop %i to be finite: it is within pure or const function.\n",
2006                  loop->num);
2007       return true;
2008     }
2009
2010   exits = get_loop_exit_edges (loop);
2011   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2012     {
2013       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
2014         continue;
2015
2016       if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &desc, false))
2017         {
2018           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2019             {
2020               fprintf (dump_file, "Found loop %i to be finite: iterating ", loop->num);
2021               print_generic_expr (dump_file, desc.niter, TDF_SLIM);
2022               fprintf (dump_file, " times\n");
2023             }
2024           finite = true;
2025           break;
2026         }
2027     }
2028   VEC_free (edge, heap, exits);
2029   return finite;
2030 }
2031
2032 /*
2033
2034    Analysis of a number of iterations of a loop by a brute-force evaluation.
2035
2036 */
2037
2038 /* Bound on the number of iterations we try to evaluate.  */
2039
2040 #define MAX_ITERATIONS_TO_TRACK \
2041   ((unsigned) PARAM_VALUE (PARAM_MAX_ITERATIONS_TO_TRACK))
2042
2043 /* Returns the loop phi node of LOOP such that ssa name X is derived from its
2044    result by a chain of operations such that all but exactly one of their
2045    operands are constants.  */
2046
2047 static gimple
2048 chain_of_csts_start (struct loop *loop, tree x)
2049 {
2050   gimple stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
2051   tree use;
2052   basic_block bb = gimple_bb (stmt);
2053   enum tree_code code;
2054
2055   if (!bb
2056       || !flow_bb_inside_loop_p (loop, bb))
2057     return NULL;
2058
2059   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2060     {
2061       if (bb == loop->header)
2062         return stmt;
2063
2064       return NULL;
2065     }
2066
2067   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
2068     return NULL;
2069
2070   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2071   if (gimple_references_memory_p (stmt)
2072       || TREE_CODE_CLASS (code) == tcc_reference
2073       || (code == ADDR_EXPR
2074           && !is_gimple_min_invariant (gimple_assign_rhs1 (stmt))))
2075     return NULL;
2076
2077   use = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
2078   if (use == NULL_TREE)
2079     return NULL;
2080
2081   return chain_of_csts_start (loop, use);
2082 }
2083
2084 /* Determines whether the expression X is derived from a result of a phi node
2085    in header of LOOP such that
2086
2087    * the derivation of X consists only from operations with constants
2088    * the initial value of the phi node is constant
2089    * the value of the phi node in the next iteration can be derived from the
2090      value in the current iteration by a chain of operations with constants.
2091
2092    If such phi node exists, it is returned, otherwise NULL is returned.  */
2093
2094 static gimple
2095 get_base_for (struct loop *loop, tree x)
2096 {
2097   gimple phi;
2098   tree init, next;
2099
2100   if (is_gimple_min_invariant (x))
2101     return NULL;
2102
2103   phi = chain_of_csts_start (loop, x);
2104   if (!phi)
2105     return NULL;
2106
2107   init = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
2108   next = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
2109
2110   if (TREE_CODE (next) != SSA_NAME)
2111     return NULL;
2112
2113   if (!is_gimple_min_invariant (init))
2114     return NULL;
2115
2116   if (chain_of_csts_start (loop, next) != phi)
2117     return NULL;
2118
2119   return phi;
2120 }
2121
2122 /* Given an expression X, then
2123
2124    * if X is NULL_TREE, we return the constant BASE.
2125    * otherwise X is a SSA name, whose value in the considered loop is derived
2126      by a chain of operations with constant from a result of a phi node in
2127      the header of the loop.  Then we return value of X when the value of the
2128      result of this phi node is given by the constant BASE.  */
2129
2130 static tree
2131 get_val_for (tree x, tree base)
2132 {
2133   gimple stmt;
2134
2135   gcc_assert (is_gimple_min_invariant (base));
2136
2137   if (!x)
2138     return base;
2139
2140   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (x);
2141   if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PHI)
2142     return base;
2143
2144   gcc_assert (is_gimple_assign (stmt));
2145
2146   /* STMT must be either an assignment of a single SSA name or an
2147      expression involving an SSA name and a constant.  Try to fold that
2148      expression using the value for the SSA name.  */
2149   if (gimple_assign_ssa_name_copy_p (stmt))
2150     return get_val_for (gimple_assign_rhs1 (stmt), base);
2151   else if (gimple_assign_rhs_class (stmt) == GIMPLE_UNARY_RHS
2152            && TREE_CODE (gimple_assign_rhs1 (stmt)) == SSA_NAME)
2153     {
2154       return fold_build1 (gimple_assign_rhs_code (stmt),
2155                           gimple_expr_type (stmt),
2156                           get_val_for (gimple_assign_rhs1 (stmt), base));
2157     }
2158   else if (gimple_assign_rhs_class (stmt) == GIMPLE_BINARY_RHS)
2159     {
2160       tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2161       tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2162       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2163         rhs1 = get_val_for (rhs1, base);
2164       else if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2165         rhs2 = get_val_for (rhs2, base);
2166       else
2167         gcc_unreachable ();
2168       return fold_build2 (gimple_assign_rhs_code (stmt),
2169                           gimple_expr_type (stmt), rhs1, rhs2);
2170     }
2171   else
2172     gcc_unreachable ();
2173 }
2174
2175
2176 /* Tries to count the number of iterations of LOOP till it exits by EXIT
2177    by brute force -- i.e. by determining the value of the operands of the
2178    condition at EXIT in first few iterations of the loop (assuming that
2179    these values are constant) and determining the first one in that the
2180    condition is not satisfied.  Returns the constant giving the number
2181    of the iterations of LOOP if successful, chrec_dont_know otherwise.  */
2182
2183 tree
2184 loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge exit)
2185 {
2186   tree acnd;
2187   tree op[2], val[2], next[2], aval[2];
2188   gimple phi, cond;
2189   unsigned i, j;
2190   enum tree_code cmp;
2191
2192   cond = last_stmt (exit->src);
2193   if (!cond || gimple_code (cond) != GIMPLE_COND)
2194     return chrec_dont_know;
2195
2196   cmp = gimple_cond_code (cond);
2197   if (exit->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
2198     cmp = invert_tree_comparison (cmp, false);
2199
2200   switch (cmp)
2201     {
2202     case EQ_EXPR:
2203     case NE_EXPR:
2204     case GT_EXPR:
2205     case GE_EXPR:
2206     case LT_EXPR:
2207     case LE_EXPR:
2208       op[0] = gimple_cond_lhs (cond);
2209       op[1] = gimple_cond_rhs (cond);
2210       break;
2211
2212     default:
2213       return chrec_dont_know;
2214     }
2215
2216   for (j = 0; j < 2; j++)
2217     {
2218       if (is_gimple_min_invariant (op[j]))
2219         {
2220           val[j] = op[j];
2221           next[j] = NULL_TREE;
2222           op[j] = NULL_TREE;
2223         }
2224       else
2225         {
2226           phi = get_base_for (loop, op[j]);
2227           if (!phi)
2228             return chrec_dont_know;
2229           val[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_preheader_edge (loop));
2230           next[j] = PHI_ARG_DEF_FROM_EDGE (phi, loop_latch_edge (loop));
2231         }
2232     }
2233
2234   /* Don't issue signed overflow warnings.  */
2235   fold_defer_overflow_warnings ();
2236
2237   for (i = 0; i < MAX_ITERATIONS_TO_TRACK; i++)
2238     {
2239       for (j = 0; j < 2; j++)
2240         aval[j] = get_val_for (op[j], val[j]);
2241
2242       acnd = fold_binary (cmp, boolean_type_node, aval[0], aval[1]);
2243       if (acnd && integer_zerop (acnd))
2244         {
2245           fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2246           if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2247             fprintf (dump_file,
2248                      "Proved that loop %d iterates %d times using brute force.\n",
2249                      loop->num, i);
2250           return build_int_cst (unsigned_type_node, i);
2251         }
2252
2253       for (j = 0; j < 2; j++)
2254         {
2255           val[j] = get_val_for (next[j], val[j]);
2256           if (!is_gimple_min_invariant (val[j]))
2257             {
2258               fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2259               return chrec_dont_know;
2260             }
2261         }
2262     }
2263
2264   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
2265
2266   return chrec_dont_know;
2267 }
2268
2269 /* Finds the exit of the LOOP by that the loop exits after a constant
2270    number of iterations and stores the exit edge to *EXIT.  The constant
2271    giving the number of iterations of LOOP is returned.  The number of
2272    iterations is determined using loop_niter_by_eval (i.e. by brute force
2273    evaluation).  If we are unable to find the exit for that loop_niter_by_eval
2274    determines the number of iterations, chrec_dont_know is returned.  */
2275
2276 tree
2277 find_loop_niter_by_eval (struct loop *loop, edge *exit)
2278 {
2279   unsigned i;
2280   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
2281   edge ex;
2282   tree niter = NULL_TREE, aniter;
2283
2284   *exit = NULL;
2285
2286   /* Loops with multiple exits are expensive to handle and less important.  */
2287   if (!flag_expensive_optimizations
2288       && VEC_length (edge, exits) > 1)
2289     {
2290       VEC_free (edge, heap, exits);
2291       return chrec_dont_know;
2292     }
2293
2294   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2295     {
2296       if (!just_once_each_iteration_p (loop, ex->src))
2297         continue;
2298
2299       aniter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
2300       if (chrec_contains_undetermined (aniter))
2301         continue;
2302
2303       if (niter
2304           && !tree_int_cst_lt (aniter, niter))
2305         continue;
2306
2307       niter = aniter;
2308       *exit = ex;
2309     }
2310   VEC_free (edge, heap, exits);
2311
2312   return niter ? niter : chrec_dont_know;
2313 }
2314
2315 /*
2316
2317    Analysis of upper bounds on number of iterations of a loop.
2318
2319 */
2320
2321 static double_int derive_constant_upper_bound_ops (tree, tree,
2322                                                    enum tree_code, tree);
2323
2324 /* Returns a constant upper bound on the value of the right-hand side of
2325    an assignment statement STMT.  */
2326
2327 static double_int
2328 derive_constant_upper_bound_assign (gimple stmt)
2329 {
2330   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2331   tree op0 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2332   tree op1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2333
2334   return derive_constant_upper_bound_ops (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt)),
2335                                           op0, code, op1);
2336 }
2337
2338 /* Returns a constant upper bound on the value of expression VAL.  VAL
2339    is considered to be unsigned.  If its type is signed, its value must
2340    be nonnegative.  */
2341
2342 static double_int
2343 derive_constant_upper_bound (tree val)
2344 {
2345   enum tree_code code;
2346   tree op0, op1;
2347
2348   extract_ops_from_tree (val, &code, &op0, &op1);
2349   return derive_constant_upper_bound_ops (TREE_TYPE (val), op0, code, op1);
2350 }
2351
2352 /* Returns a constant upper bound on the value of expression OP0 CODE OP1,
2353    whose type is TYPE.  The expression is considered to be unsigned.  If
2354    its type is signed, its value must be nonnegative.  */
2355
2356 static double_int
2357 derive_constant_upper_bound_ops (tree type, tree op0,
2358                                  enum tree_code code, tree op1)
2359 {
2360   tree subtype, maxt;
2361   double_int bnd, max, mmax, cst;
2362   gimple stmt;
2363
2364   if (INTEGRAL_TYPE_P (type))
2365     maxt = TYPE_MAX_VALUE (type);
2366   else
2367     maxt = upper_bound_in_type (type, type);
2368
2369   max = tree_to_double_int (maxt);
2370
2371   switch (code)
2372     {
2373     case INTEGER_CST:
2374       return tree_to_double_int (op0);
2375
2376     CASE_CONVERT:
2377       subtype = TREE_TYPE (op0);
2378       if (!TYPE_UNSIGNED (subtype)
2379           /* If TYPE is also signed, the fact that VAL is nonnegative implies
2380              that OP0 is nonnegative.  */
2381           && TYPE_UNSIGNED (type)
2382           && !tree_expr_nonnegative_p (op0))
2383         {
2384           /* If we cannot prove that the casted expression is nonnegative,
2385              we cannot establish more useful upper bound than the precision
2386              of the type gives us.  */
2387           return max;
2388         }
2389
2390       /* We now know that op0 is an nonnegative value.  Try deriving an upper
2391          bound for it.  */
2392       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2393
2394       /* If the bound does not fit in TYPE, max. value of TYPE could be
2395          attained.  */
2396       if (max.ult (bnd))
2397         return max;
2398
2399       return bnd;
2400
2401     case PLUS_EXPR:
2402     case POINTER_PLUS_EXPR:
2403     case MINUS_EXPR:
2404       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2405           || !tree_expr_nonnegative_p (op0))
2406         return max;
2407
2408       /* Canonicalize to OP0 - CST.  Consider CST to be signed, in order to
2409          choose the most logical way how to treat this constant regardless
2410          of the signedness of the type.  */
2411       cst = tree_to_double_int (op1);
2412       cst = cst.sext (TYPE_PRECISION (type));
2413       if (code != MINUS_EXPR)
2414         cst = -cst;
2415
2416       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2417
2418       if (cst.is_negative ())
2419         {
2420           cst = -cst;
2421           /* Avoid CST == 0x80000...  */
2422           if (cst.is_negative ())
2423             return max;;
2424
2425           /* OP0 + CST.  We need to check that
2426              BND <= MAX (type) - CST.  */
2427
2428           mmax -= cst;
2429           if (bnd.ugt (mmax))
2430             return max;
2431
2432           return bnd + cst;
2433         }
2434       else
2435         {
2436           /* OP0 - CST, where CST >= 0.
2437
2438              If TYPE is signed, we have already verified that OP0 >= 0, and we
2439              know that the result is nonnegative.  This implies that
2440              VAL <= BND - CST.
2441
2442              If TYPE is unsigned, we must additionally know that OP0 >= CST,
2443              otherwise the operation underflows.
2444            */
2445
2446           /* This should only happen if the type is unsigned; however, for
2447              buggy programs that use overflowing signed arithmetics even with
2448              -fno-wrapv, this condition may also be true for signed values.  */
2449           if (bnd.ult (cst))
2450             return max;
2451
2452           if (TYPE_UNSIGNED (type))
2453             {
2454               tree tem = fold_binary (GE_EXPR, boolean_type_node, op0,
2455                                       double_int_to_tree (type, cst));
2456               if (!tem || integer_nonzerop (tem))
2457                 return max;
2458             }
2459
2460           bnd -= cst;
2461         }
2462
2463       return bnd;
2464
2465     case FLOOR_DIV_EXPR:
2466     case EXACT_DIV_EXPR:
2467       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2468           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
2469         return max;
2470
2471       bnd = derive_constant_upper_bound (op0);
2472       return bnd.udiv (tree_to_double_int (op1), FLOOR_DIV_EXPR);
2473
2474     case BIT_AND_EXPR:
2475       if (TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST
2476           || tree_int_cst_sign_bit (op1))
2477         return max;
2478       return tree_to_double_int (op1);
2479
2480     case SSA_NAME:
2481       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
2482       if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN
2483           || gimple_assign_lhs (stmt) != op0)
2484         return max;
2485       return derive_constant_upper_bound_assign (stmt);
2486
2487     default:
2488       return max;
2489     }
2490 }
2491
2492 /* Records that every statement in LOOP is executed I_BOUND times.
2493    REALISTIC is true if I_BOUND is expected to be close to the real number
2494    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
2495    I_BOUND times.  */
2496
2497 void
2498 record_niter_bound (struct loop *loop, double_int i_bound, bool realistic,
2499                     bool upper)
2500 {
2501   /* Update the bounds only when there is no previous estimation, or when the
2502      current estimation is smaller.  */
2503   if (upper
2504       && (!loop->any_upper_bound
2505           || i_bound.ult (loop->nb_iterations_upper_bound)))
2506     {
2507       loop->any_upper_bound = true;
2508       loop->nb_iterations_upper_bound = i_bound;
2509     }
2510   if (realistic
2511       && (!loop->any_estimate
2512           || i_bound.ult (loop->nb_iterations_estimate)))
2513     {
2514       loop->any_estimate = true;
2515       loop->nb_iterations_estimate = i_bound;
2516     }
2517
2518   /* If an upper bound is smaller than the realistic estimate of the
2519      number of iterations, use the upper bound instead.  */
2520   if (loop->any_upper_bound
2521       && loop->any_estimate
2522       && loop->nb_iterations_upper_bound.ult (loop->nb_iterations_estimate))
2523     loop->nb_iterations_estimate = loop->nb_iterations_upper_bound;
2524 }
2525
2526 /* Records that AT_STMT is executed at most BOUND + 1 times in LOOP.  IS_EXIT
2527    is true if the loop is exited immediately after STMT, and this exit
2528    is taken at last when the STMT is executed BOUND + 1 times.
2529    REALISTIC is true if BOUND is expected to be close to the real number
2530    of iterations.  UPPER is true if we are sure the loop iterates at most
2531    BOUND times.  I_BOUND is an unsigned double_int upper estimate on BOUND.  */
2532
2533 static void
2534 record_estimate (struct loop *loop, tree bound, double_int i_bound,
2535                  gimple at_stmt, bool is_exit, bool realistic, bool upper)
2536 {
2537   double_int delta;
2538   edge exit;
2539
2540   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2541     {
2542       fprintf (dump_file, "Statement %s", is_exit ? "(exit)" : "");
2543       print_gimple_stmt (dump_file, at_stmt, 0, TDF_SLIM);
2544       fprintf (dump_file, " is %sexecuted at most ",
2545                upper ? "" : "probably ");
2546       print_generic_expr (dump_file, bound, TDF_SLIM);
2547       fprintf (dump_file, " (bounded by ");
2548       dump_double_int (dump_file, i_bound, true);
2549       fprintf (dump_file, ") + 1 times in loop %d.\n", loop->num);
2550     }
2551
2552   /* If the I_BOUND is just an estimate of BOUND, it rarely is close to the
2553      real number of iterations.  */
2554   if (TREE_CODE (bound) != INTEGER_CST)
2555     realistic = false;
2556   if (!upper && !realistic)
2557     return;
2558
2559   /* If we have a guaranteed upper bound, record it in the appropriate
2560      list.  */
2561   if (upper)
2562     {
2563       struct nb_iter_bound *elt = ggc_alloc_nb_iter_bound ();
2564
2565       elt->bound = i_bound;
2566       elt->stmt = at_stmt;
2567       elt->is_exit = is_exit;
2568       elt->next = loop->bounds;
2569       loop->bounds = elt;
2570     }
2571
2572   /* Update the number of iteration estimates according to the bound.
2573      If at_stmt is an exit or dominates the single exit from the loop,
2574      then the loop latch is executed at most BOUND times, otherwise
2575      it can be executed BOUND + 1 times.  */
2576   exit = single_exit (loop);
2577   if (is_exit
2578       || (exit != NULL
2579           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS,
2580                              exit->src, gimple_bb (at_stmt))))
2581     delta = double_int_zero;
2582   else
2583     delta = double_int_one;
2584   i_bound += delta;
2585
2586   /* If an overflow occurred, ignore the result.  */
2587   if (i_bound.ult (delta))
2588     return;
2589
2590   record_niter_bound (loop, i_bound, realistic, upper);
2591 }
2592
2593 /* Record the estimate on number of iterations of LOOP based on the fact that
2594    the induction variable BASE + STEP * i evaluated in STMT does not wrap and
2595    its values belong to the range <LOW, HIGH>.  REALISTIC is true if the
2596    estimated number of iterations is expected to be close to the real one.
2597    UPPER is true if we are sure the induction variable does not wrap.  */
2598
2599 static void
2600 record_nonwrapping_iv (struct loop *loop, tree base, tree step, gimple stmt,
2601                        tree low, tree high, bool realistic, bool upper)
2602 {
2603   tree niter_bound, extreme, delta;
2604   tree type = TREE_TYPE (base), unsigned_type;
2605   double_int max;
2606
2607   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST || integer_zerop (step))
2608     return;
2609
2610   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
2611     {
2612       fprintf (dump_file, "Induction variable (");
2613       print_generic_expr (dump_file, TREE_TYPE (base), TDF_SLIM);
2614       fprintf (dump_file, ") ");
2615       print_generic_expr (dump_file, base, TDF_SLIM);
2616       fprintf (dump_file, " + ");
2617       print_generic_expr (dump_file, step, TDF_SLIM);
2618       fprintf (dump_file, " * iteration does not wrap in statement ");
2619       print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, TDF_SLIM);
2620       fprintf (dump_file, " in loop %d.\n", loop->num);
2621     }
2622
2623   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
2624   base = fold_convert (unsigned_type, base);
2625   step = fold_convert (unsigned_type, step);
2626
2627   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
2628     {
2629       extreme = fold_convert (unsigned_type, low);
2630       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
2631         base = fold_convert (unsigned_type, high);
2632       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
2633       step = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type, step);
2634     }
2635   else
2636     {
2637       extreme = fold_convert (unsigned_type, high);
2638       if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
2639         base = fold_convert (unsigned_type, low);
2640       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
2641     }
2642
2643   /* STMT is executed at most NITER_BOUND + 1 times, since otherwise the value
2644      would get out of the range.  */
2645   niter_bound = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step);
2646   max = derive_constant_upper_bound (niter_bound);
2647   record_estimate (loop, niter_bound, max, stmt, false, realistic, upper);
2648 }
2649
2650 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the index
2651    IDX of a data reference accessed in STMT.  RELIABLE is true if STMT is
2652    guaranteed to be executed in every iteration of LOOP.  Callback for
2653    for_each_index.  */
2654
2655 struct ilb_data
2656 {
2657   struct loop *loop;
2658   gimple stmt;
2659   bool reliable;
2660 };
2661
2662 static bool
2663 idx_infer_loop_bounds (tree base, tree *idx, void *dta)
2664 {
2665   struct ilb_data *data = (struct ilb_data *) dta;
2666   tree ev, init, step;
2667   tree low, high, type, next;
2668   bool sign, upper = data->reliable, at_end = false;
2669   struct loop *loop = data->loop;
2670
2671   if (TREE_CODE (base) != ARRAY_REF)
2672     return true;
2673
2674   /* For arrays at the end of the structure, we are not guaranteed that they
2675      do not really extend over their declared size.  However, for arrays of
2676      size greater than one, this is unlikely to be intended.  */
2677   if (array_at_struct_end_p (base))
2678     {
2679       at_end = true;
2680       upper = false;
2681     }
2682
2683   ev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, *idx));
2684   init = initial_condition (ev);
2685   step = evolution_part_in_loop_num (ev, loop->num);
2686
2687   if (!init
2688       || !step
2689       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2690       || integer_zerop (step)
2691       || tree_contains_chrecs (init, NULL)
2692       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (init, loop->num))
2693     return true;
2694
2695   low = array_ref_low_bound (base);
2696   high = array_ref_up_bound (base);
2697
2698   /* The case of nonconstant bounds could be handled, but it would be
2699      complicated.  */
2700   if (TREE_CODE (low) != INTEGER_CST
2701       || !high
2702       || TREE_CODE (high) != INTEGER_CST)
2703     return true;
2704   sign = tree_int_cst_sign_bit (step);
2705   type = TREE_TYPE (step);
2706
2707   /* The array of length 1 at the end of a structure most likely extends
2708      beyond its bounds.  */
2709   if (at_end
2710       && operand_equal_p (low, high, 0))
2711     return true;
2712
2713   /* In case the relevant bound of the array does not fit in type, or
2714      it does, but bound + step (in type) still belongs into the range of the
2715      array, the index may wrap and still stay within the range of the array
2716      (consider e.g. if the array is indexed by the full range of
2717      unsigned char).
2718
2719      To make things simpler, we require both bounds to fit into type, although
2720      there are cases where this would not be strictly necessary.  */
2721   if (!int_fits_type_p (high, type)
2722       || !int_fits_type_p (low, type))
2723     return true;
2724   low = fold_convert (type, low);
2725   high = fold_convert (type, high);
2726
2727   if (sign)
2728     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, low, step);
2729   else
2730     next = fold_binary (PLUS_EXPR, type, high, step);
2731
2732   if (tree_int_cst_compare (low, next) <= 0
2733       && tree_int_cst_compare (next, high) <= 0)
2734     return true;
2735
2736   record_nonwrapping_iv (loop, init, step, data->stmt, low, high, true, upper);
2737   return true;
2738 }
2739
2740 /* Determine information about number of iterations a LOOP from the bounds
2741    of arrays in the data reference REF accessed in STMT.  RELIABLE is true if
2742    STMT is guaranteed to be executed in every iteration of LOOP.*/
2743
2744 static void
2745 infer_loop_bounds_from_ref (struct loop *loop, gimple stmt, tree ref,
2746                             bool reliable)
2747 {
2748   struct ilb_data data;
2749
2750   data.loop = loop;
2751   data.stmt = stmt;
2752   data.reliable = reliable;
2753   for_each_index (&ref, idx_infer_loop_bounds, &data);
2754 }
2755
2756 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the way
2757    arrays are used in STMT.  RELIABLE is true if STMT is guaranteed to be
2758    executed in every iteration of LOOP.  */
2759
2760 static void
2761 infer_loop_bounds_from_array (struct loop *loop, gimple stmt, bool reliable)
2762 {
2763   if (is_gimple_assign (stmt))
2764     {
2765       tree op0 = gimple_assign_lhs (stmt);
2766       tree op1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2767
2768       /* For each memory access, analyze its access function
2769          and record a bound on the loop iteration domain.  */
2770       if (REFERENCE_CLASS_P (op0))
2771         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op0, reliable);
2772
2773       if (REFERENCE_CLASS_P (op1))
2774         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, op1, reliable);
2775     }
2776   else if (is_gimple_call (stmt))
2777     {
2778       tree arg, lhs;
2779       unsigned i, n = gimple_call_num_args (stmt);
2780
2781       lhs = gimple_call_lhs (stmt);
2782       if (lhs && REFERENCE_CLASS_P (lhs))
2783         infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, lhs, reliable);
2784
2785       for (i = 0; i < n; i++)
2786         {
2787           arg = gimple_call_arg (stmt, i);
2788           if (REFERENCE_CLASS_P (arg))
2789             infer_loop_bounds_from_ref (loop, stmt, arg, reliable);
2790         }
2791     }
2792 }
2793
2794 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
2795    that pointer arithmetics in STMT does not overflow.  */
2796
2797 static void
2798 infer_loop_bounds_from_pointer_arith (struct loop *loop, gimple stmt)
2799 {
2800   tree def, base, step, scev, type, low, high;
2801   tree var, ptr;
2802
2803   if (!is_gimple_assign (stmt)
2804       || gimple_assign_rhs_code (stmt) != POINTER_PLUS_EXPR)
2805     return;
2806
2807   def = gimple_assign_lhs (stmt);
2808   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
2809     return;
2810
2811   type = TREE_TYPE (def);
2812   if (!nowrap_type_p (type))
2813     return;
2814
2815   ptr = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2816   if (!expr_invariant_in_loop_p (loop, ptr))
2817     return;
2818
2819   var = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2820   if (TYPE_PRECISION (type) != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (var)))
2821     return;
2822
2823   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
2824   if (chrec_contains_undetermined (scev))
2825     return;
2826
2827   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
2828   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2829
2830   if (!base || !step
2831       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2832       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
2833       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
2834     return;
2835
2836   low = lower_bound_in_type (type, type);
2837   high = upper_bound_in_type (type, type);
2838
2839   /* In C, pointer arithmetic p + 1 cannot use a NULL pointer, and p - 1 cannot
2840      produce a NULL pointer.  The contrary would mean NULL points to an object,
2841      while NULL is supposed to compare unequal with the address of all objects.
2842      Furthermore, p + 1 cannot produce a NULL pointer and p - 1 cannot use a
2843      NULL pointer since that would mean wrapping, which we assume here not to
2844      happen.  So, we can exclude NULL from the valid range of pointer
2845      arithmetic.  */
2846   if (flag_delete_null_pointer_checks && int_cst_value (low) == 0)
2847     low = build_int_cstu (TREE_TYPE (low), TYPE_ALIGN_UNIT (TREE_TYPE (type)));
2848
2849   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false, true);
2850 }
2851
2852 /* Determine information about number of iterations of a LOOP from the fact
2853    that signed arithmetics in STMT does not overflow.  */
2854
2855 static void
2856 infer_loop_bounds_from_signedness (struct loop *loop, gimple stmt)
2857 {
2858   tree def, base, step, scev, type, low, high;
2859
2860   if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
2861     return;
2862
2863   def = gimple_assign_lhs (stmt);
2864
2865   if (TREE_CODE (def) != SSA_NAME)
2866     return;
2867
2868   type = TREE_TYPE (def);
2869   if (!INTEGRAL_TYPE_P (type)
2870       || !TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
2871     return;
2872
2873   scev = instantiate_parameters (loop, analyze_scalar_evolution (loop, def));
2874   if (chrec_contains_undetermined (scev))
2875     return;
2876
2877   base = initial_condition_in_loop_num (scev, loop->num);
2878   step = evolution_part_in_loop_num (scev, loop->num);
2879
2880   if (!base || !step
2881       || TREE_CODE (step) != INTEGER_CST
2882       || tree_contains_chrecs (base, NULL)
2883       || chrec_contains_symbols_defined_in_loop (base, loop->num))
2884     return;
2885
2886   low = lower_bound_in_type (type, type);
2887   high = upper_bound_in_type (type, type);
2888
2889   record_nonwrapping_iv (loop, base, step, stmt, low, high, false, true);
2890 }
2891
2892 /* The following analyzers are extracting informations on the bounds
2893    of LOOP from the following undefined behaviors:
2894
2895    - data references should not access elements over the statically
2896      allocated size,
2897
2898    - signed variables should not overflow when flag_wrapv is not set.
2899 */
2900
2901 static void
2902 infer_loop_bounds_from_undefined (struct loop *loop)
2903 {
2904   unsigned i;
2905   basic_block *bbs;
2906   gimple_stmt_iterator bsi;
2907   basic_block bb;
2908   bool reliable;
2909
2910   bbs = get_loop_body (loop);
2911
2912   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2913     {
2914       bb = bbs[i];
2915
2916       /* If BB is not executed in each iteration of the loop, we cannot
2917          use the operations in it to infer reliable upper bound on the
2918          # of iterations of the loop.  However, we can use it as a guess.  */
2919       reliable = dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, loop->latch, bb);
2920
2921       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
2922         {
2923           gimple stmt = gsi_stmt (bsi);
2924
2925           infer_loop_bounds_from_array (loop, stmt, reliable);
2926
2927           if (reliable)
2928             {
2929               infer_loop_bounds_from_signedness (loop, stmt);
2930               infer_loop_bounds_from_pointer_arith (loop, stmt);
2931             }
2932         }
2933
2934     }
2935
2936   free (bbs);
2937 }
2938
2939 /* Converts VAL to double_int.  */
2940
2941 static double_int
2942 gcov_type_to_double_int (gcov_type val)
2943 {
2944   double_int ret;
2945
2946   ret.low = (unsigned HOST_WIDE_INT) val;
2947   /* If HOST_BITS_PER_WIDE_INT == HOST_BITS_PER_WIDEST_INT, avoid shifting by
2948      the size of type.  */
2949   val >>= HOST_BITS_PER_WIDE_INT - 1;
2950   val >>= 1;
2951   ret.high = (unsigned HOST_WIDE_INT) val;
2952
2953   return ret;
2954 }
2955
2956 /* Records estimates on numbers of iterations of LOOP.  If USE_UNDEFINED_P
2957    is true also use estimates derived from undefined behavior.  */
2958
2959 void
2960 estimate_numbers_of_iterations_loop (struct loop *loop)
2961 {
2962   VEC (edge, heap) *exits;
2963   tree niter, type;
2964   unsigned i;
2965   struct tree_niter_desc niter_desc;
2966   edge ex;
2967   double_int bound;
2968   edge likely_exit;
2969
2970   /* Give up if we already have tried to compute an estimation.  */
2971   if (loop->estimate_state != EST_NOT_COMPUTED)
2972     return;
2973
2974   loop->estimate_state = EST_AVAILABLE;
2975   /* Force estimate compuation but leave any existing upper bound in place.  */
2976   loop->any_estimate = false;
2977
2978   exits = get_loop_exit_edges (loop);
2979   likely_exit = single_likely_exit (loop);
2980   FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, ex)
2981     {
2982       if (!number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
2983         continue;
2984
2985       niter = niter_desc.niter;
2986       type = TREE_TYPE (niter);
2987       if (TREE_CODE (niter_desc.may_be_zero) != INTEGER_CST)
2988         niter = build3 (COND_EXPR, type, niter_desc.may_be_zero,
2989                         build_int_cst (type, 0),
2990                         niter);
2991       record_estimate (loop, niter, niter_desc.max,
2992                        last_stmt (ex->src),
2993                        true, ex == likely_exit, true);
2994     }
2995   VEC_free (edge, heap, exits);
2996
2997   infer_loop_bounds_from_undefined (loop);
2998
2999   /* If we have a measured profile, use it to estimate the number of
3000      iterations.  */
3001   if (loop->header->count != 0)
3002     {
3003       gcov_type nit = expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1;
3004       bound = gcov_type_to_double_int (nit);
3005       record_niter_bound (loop, bound, true, false);
3006     }
3007 }
3008
3009 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
3010    LOOP.  If CONSERVATIVE is true, we must be sure that NIT is at least as
3011    large as the number of iterations.  If we have no reliable estimate,
3012    the function returns false, otherwise returns true.  */
3013
3014 bool
3015 estimated_loop_iterations (struct loop *loop, double_int *nit)
3016 {
3017   /* When SCEV information is available, try to update loop iterations
3018      estimate.  Otherwise just return whatever we recorded earlier.  */
3019   if (scev_initialized_p ())
3020     estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
3021
3022   /* Even if the bound is not recorded, possibly we can derrive one from
3023      profile.  */
3024   if (!loop->any_estimate)
3025     {
3026       if (loop->header->count)
3027         {
3028           *nit = gcov_type_to_double_int
3029                    (expected_loop_iterations_unbounded (loop) + 1);
3030           return true;
3031         }
3032       return false;
3033     }
3034
3035   *nit = loop->nb_iterations_estimate;
3036   return true;
3037 }
3038
3039 /* Sets NIT to an upper bound for the maximum number of executions of the
3040    latch of the LOOP.  If we have no reliable estimate, the function returns
3041    false, otherwise returns true.  */
3042
3043 bool
3044 max_loop_iterations (struct loop *loop, double_int *nit)
3045 {
3046   /* When SCEV information is available, try to update loop iterations
3047      estimate.  Otherwise just return whatever we recorded earlier.  */
3048   if (scev_initialized_p ())
3049     estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
3050   if (!loop->any_upper_bound)
3051     return false;
3052
3053   *nit = loop->nb_iterations_upper_bound;
3054   return true;
3055 }
3056
3057 /* Similar to estimated_loop_iterations, but returns the estimate only
3058    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
3059    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
3060
3061 HOST_WIDE_INT
3062 estimated_loop_iterations_int (struct loop *loop)
3063 {
3064   double_int nit;
3065   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
3066
3067   if (!estimated_loop_iterations (loop, &nit))
3068     return -1;
3069
3070   if (!nit.fits_shwi ())
3071     return -1;
3072   hwi_nit = nit.to_shwi ();
3073
3074   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
3075 }
3076
3077 /* Similar to max_loop_iterations, but returns the estimate only
3078    if it fits to HOST_WIDE_INT.  If this is not the case, or the estimate
3079    on the number of iterations of LOOP could not be derived, returns -1.  */
3080
3081 HOST_WIDE_INT
3082 max_loop_iterations_int (struct loop *loop)
3083 {
3084   double_int nit;
3085   HOST_WIDE_INT hwi_nit;
3086
3087   if (!max_loop_iterations (loop, &nit))
3088     return -1;
3089
3090   if (!nit.fits_shwi ())
3091     return -1;
3092   hwi_nit = nit.to_shwi ();
3093
3094   return hwi_nit < 0 ? -1 : hwi_nit;
3095 }
3096
3097 /* Returns an upper bound on the number of executions of statements
3098    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
3099    the number of execution of the latch by one.  */
3100
3101 HOST_WIDE_INT
3102 max_stmt_executions_int (struct loop *loop)
3103 {
3104   HOST_WIDE_INT nit = max_loop_iterations_int (loop);
3105   HOST_WIDE_INT snit;
3106
3107   if (nit == -1)
3108     return -1;
3109
3110   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
3111
3112   /* If the computation overflows, return -1.  */
3113   return snit < 0 ? -1 : snit;
3114 }
3115
3116 /* Returns an estimate for the number of executions of statements
3117    in the LOOP.  For statements before the loop exit, this exceeds
3118    the number of execution of the latch by one.  */
3119
3120 HOST_WIDE_INT
3121 estimated_stmt_executions_int (struct loop *loop)
3122 {
3123   HOST_WIDE_INT nit = estimated_loop_iterations_int (loop);
3124   HOST_WIDE_INT snit;
3125
3126   if (nit == -1)
3127     return -1;
3128
3129   snit = (HOST_WIDE_INT) ((unsigned HOST_WIDE_INT) nit + 1);
3130
3131   /* If the computation overflows, return -1.  */
3132   return snit < 0 ? -1 : snit;
3133 }
3134
3135 /* Sets NIT to the estimated maximum number of executions of the latch of the
3136    LOOP, plus one.  If we have no reliable estimate, the function returns
3137    false, otherwise returns true.  */
3138
3139 bool
3140 max_stmt_executions (struct loop *loop, double_int *nit)
3141 {
3142   double_int nit_minus_one;
3143
3144   if (!max_loop_iterations (loop, nit))
3145     return false;
3146
3147   nit_minus_one = *nit;
3148
3149   *nit += double_int_one;
3150
3151   return (*nit).ugt (nit_minus_one);
3152 }
3153
3154 /* Sets NIT to the estimated number of executions of the latch of the
3155    LOOP, plus one.  If we have no reliable estimate, the function returns
3156    false, otherwise returns true.  */
3157
3158 bool
3159 estimated_stmt_executions (struct loop *loop, double_int *nit)
3160 {
3161   double_int nit_minus_one;
3162
3163   if (!estimated_loop_iterations (loop, nit))
3164     return false;
3165
3166   nit_minus_one = *nit;
3167
3168   *nit += double_int_one;
3169
3170   return (*nit).ugt (nit_minus_one);
3171 }
3172
3173 /* Records estimates on numbers of iterations of loops.  */
3174
3175 void
3176 estimate_numbers_of_iterations (void)
3177 {
3178   loop_iterator li;
3179   struct loop *loop;
3180
3181   /* We don't want to issue signed overflow warnings while getting
3182      loop iteration estimates.  */
3183   fold_defer_overflow_warnings ();
3184
3185   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3186     {
3187       estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
3188     }
3189
3190   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3191 }
3192
3193 /* Returns true if statement S1 dominates statement S2.  */
3194
3195 bool
3196 stmt_dominates_stmt_p (gimple s1, gimple s2)
3197 {
3198   basic_block bb1 = gimple_bb (s1), bb2 = gimple_bb (s2);
3199
3200   if (!bb1
3201       || s1 == s2)
3202     return true;
3203
3204   if (bb1 == bb2)
3205     {
3206       gimple_stmt_iterator bsi;
3207
3208       if (gimple_code (s2) == GIMPLE_PHI)
3209         return false;
3210
3211       if (gimple_code (s1) == GIMPLE_PHI)
3212         return true;
3213
3214       for (bsi = gsi_start_bb (bb1); gsi_stmt (bsi) != s2; gsi_next (&bsi))
3215         if (gsi_stmt (bsi) == s1)
3216           return true;
3217
3218       return false;
3219     }
3220
3221   return dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb2, bb1);
3222 }
3223
3224 /* Returns true when we can prove that the number of executions of
3225    STMT in the loop is at most NITER, according to the bound on
3226    the number of executions of the statement NITER_BOUND->stmt recorded in
3227    NITER_BOUND.  If STMT is NULL, we must prove this bound for all
3228    statements in the loop.  */
3229
3230 static bool
3231 n_of_executions_at_most (gimple stmt,
3232                          struct nb_iter_bound *niter_bound,
3233                          tree niter)
3234 {
3235   double_int bound = niter_bound->bound;
3236   tree nit_type = TREE_TYPE (niter), e;
3237   enum tree_code cmp;
3238
3239   gcc_assert (TYPE_UNSIGNED (nit_type));
3240
3241   /* If the bound does not even fit into NIT_TYPE, it cannot tell us that
3242      the number of iterations is small.  */
3243   if (!double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
3244     return false;
3245
3246   /* We know that NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
3247      times.  This means that:
3248
3249      -- if NITER_BOUND->is_exit is true, then everything before
3250         NITER_BOUND->stmt is executed at most NITER_BOUND->bound + 1
3251         times, and everything after it at most NITER_BOUND->bound times.
3252
3253      -- If NITER_BOUND->is_exit is false, then if we can prove that when STMT
3254         is executed, then NITER_BOUND->stmt is executed as well in the same
3255         iteration (we conclude that if both statements belong to the same
3256         basic block, or if STMT is after NITER_BOUND->stmt), then STMT
3257         is executed at most NITER_BOUND->bound + 1 times.  Otherwise STMT is
3258         executed at most NITER_BOUND->bound + 2 times.  */
3259
3260   if (niter_bound->is_exit)
3261     {
3262       if (stmt
3263           && stmt != niter_bound->stmt
3264           && stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt))
3265         cmp = GE_EXPR;
3266       else
3267         cmp = GT_EXPR;
3268     }
3269   else
3270     {
3271       if (!stmt
3272           || (gimple_bb (stmt) != gimple_bb (niter_bound->stmt)
3273               && !stmt_dominates_stmt_p (niter_bound->stmt, stmt)))
3274         {
3275           bound += double_int_one;
3276           if (bound.is_zero ()
3277               || !double_int_fits_to_tree_p (nit_type, bound))
3278             return false;
3279         }
3280       cmp = GT_EXPR;
3281     }
3282
3283   e = fold_binary (cmp, boolean_type_node,
3284                    niter, double_int_to_tree (nit_type, bound));
3285   return e && integer_nonzerop (e);
3286 }
3287
3288 /* Returns true if the arithmetics in TYPE can be assumed not to wrap.  */
3289
3290 bool
3291 nowrap_type_p (tree type)
3292 {
3293   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
3294       && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type))
3295     return true;
3296
3297   if (POINTER_TYPE_P (type))
3298     return true;
3299
3300   return false;
3301 }
3302
3303 /* Return false only when the induction variable BASE + STEP * I is
3304    known to not overflow: i.e. when the number of iterations is small
3305    enough with respect to the step and initial condition in order to
3306    keep the evolution confined in TYPEs bounds.  Return true when the
3307    iv is known to overflow or when the property is not computable.
3308
3309    USE_OVERFLOW_SEMANTICS is true if this function should assume that
3310    the rules for overflow of the given language apply (e.g., that signed
3311    arithmetics in C does not overflow).  */
3312
3313 bool
3314 scev_probably_wraps_p (tree base, tree step,
3315                        gimple at_stmt, struct loop *loop,
3316                        bool use_overflow_semantics)
3317 {
3318   struct nb_iter_bound *bound;
3319   tree delta, step_abs;
3320   tree unsigned_type, valid_niter;
3321   tree type = TREE_TYPE (step);
3322
3323   /* FIXME: We really need something like
3324      http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2005-06/msg02025.html.
3325
3326      We used to test for the following situation that frequently appears
3327      during address arithmetics:
3328
3329        D.1621_13 = (long unsigned intD.4) D.1620_12;
3330        D.1622_14 = D.1621_13 * 8;
3331        D.1623_15 = (doubleD.29 *) D.1622_14;
3332
3333      And derived that the sequence corresponding to D_14
3334      can be proved to not wrap because it is used for computing a
3335      memory access; however, this is not really the case -- for example,
3336      if D_12 = (unsigned char) [254,+,1], then D_14 has values
3337      2032, 2040, 0, 8, ..., but the code is still legal.  */
3338
3339   if (chrec_contains_undetermined (base)
3340       || chrec_contains_undetermined (step))
3341     return true;
3342
3343   if (integer_zerop (step))
3344     return false;
3345
3346   /* If we can use the fact that signed and pointer arithmetics does not
3347      wrap, we are done.  */
3348   if (use_overflow_semantics && nowrap_type_p (TREE_TYPE (base)))
3349     return false;
3350
3351   /* To be able to use estimates on number of iterations of the loop,
3352      we must have an upper bound on the absolute value of the step.  */
3353   if (TREE_CODE (step) != INTEGER_CST)
3354     return true;
3355
3356   /* Don't issue signed overflow warnings.  */
3357   fold_defer_overflow_warnings ();
3358
3359   /* Otherwise, compute the number of iterations before we reach the
3360      bound of the type, and verify that the loop is exited before this
3361      occurs.  */
3362   unsigned_type = unsigned_type_for (type);
3363   base = fold_convert (unsigned_type, base);
3364
3365   if (tree_int_cst_sign_bit (step))
3366     {
3367       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
3368                                    lower_bound_in_type (type, type));
3369       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, base, extreme);
3370       step_abs = fold_build1 (NEGATE_EXPR, unsigned_type,
3371                               fold_convert (unsigned_type, step));
3372     }
3373   else
3374     {
3375       tree extreme = fold_convert (unsigned_type,
3376                                    upper_bound_in_type (type, type));
3377       delta = fold_build2 (MINUS_EXPR, unsigned_type, extreme, base);
3378       step_abs = fold_convert (unsigned_type, step);
3379     }
3380
3381   valid_niter = fold_build2 (FLOOR_DIV_EXPR, unsigned_type, delta, step_abs);
3382
3383   estimate_numbers_of_iterations_loop (loop);
3384   for (bound = loop->bounds; bound; bound = bound->next)
3385     {
3386       if (n_of_executions_at_most (at_stmt, bound, valid_niter))
3387         {
3388           fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3389           return false;
3390         }
3391     }
3392
3393   fold_undefer_and_ignore_overflow_warnings ();
3394
3395   /* At this point we still don't have a proof that the iv does not
3396      overflow: give up.  */
3397   return true;
3398 }
3399
3400 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of LOOP.  */
3401
3402 void
3403 free_numbers_of_iterations_estimates_loop (struct loop *loop)
3404 {
3405   struct nb_iter_bound *bound, *next;
3406
3407   loop->nb_iterations = NULL;
3408   loop->estimate_state = EST_NOT_COMPUTED;
3409   for (bound = loop->bounds; bound; bound = next)
3410     {
3411       next = bound->next;
3412       ggc_free (bound);
3413     }
3414
3415   loop->bounds = NULL;
3416 }
3417
3418 /* Frees the information on upper bounds on numbers of iterations of loops.  */
3419
3420 void
3421 free_numbers_of_iterations_estimates (void)
3422 {
3423   loop_iterator li;
3424   struct loop *loop;
3425
3426   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
3427     {
3428       free_numbers_of_iterations_estimates_loop (loop);
3429     }
3430 }
3431
3432 /* Substitute value VAL for ssa name NAME inside expressions held
3433    at LOOP.  */
3434
3435 void
3436 substitute_in_loop_info (struct loop *loop, tree name, tree val)
3437 {
3438   loop->nb_iterations = simplify_replace_tree (loop->nb_iterations, name, val);
3439 }