re PR tree-optimization/63266 (Test regression: gcc.target/sh/pr53568-1.c)
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005-2014 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 /* Currently, the only mini-pass in this file tries to CSE reciprocal
21    operations.  These are common in sequences such as this one:
22
23         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
24         x = x / modulus;
25         y = y / modulus;
26         z = z / modulus;
27
28    that can be optimized to
29
30         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
31         rmodulus = 1.0 / modulus;
32         x = x * rmodulus;
33         y = y * rmodulus;
34         z = z * rmodulus;
35
36    We do this for loop invariant divisors, and with this pass whenever
37    we notice that a division has the same divisor multiple times.
38
39    Of course, like in PRE, we don't insert a division if a dominator
40    already has one.  However, this cannot be done as an extension of
41    PRE for several reasons.
42
43    First of all, with some experiments it was found out that the
44    transformation is not always useful if there are only two divisions
45    hy the same divisor.  This is probably because modern processors
46    can pipeline the divisions; on older, in-order processors it should
47    still be effective to optimize two divisions by the same number.
48    We make this a param, and it shall be called N in the remainder of
49    this comment.
50
51    Second, if trapping math is active, we have less freedom on where
52    to insert divisions: we can only do so in basic blocks that already
53    contain one.  (If divisions don't trap, instead, we can insert
54    divisions elsewhere, which will be in blocks that are common dominators
55    of those that have the division).
56
57    We really don't want to compute the reciprocal unless a division will
58    be found.  To do this, we won't insert the division in a basic block
59    that has less than N divisions *post-dominating* it.
60
61    The algorithm constructs a subset of the dominator tree, holding the
62    blocks containing the divisions and the common dominators to them,
63    and walk it twice.  The first walk is in post-order, and it annotates
64    each block with the number of divisions that post-dominate it: this
65    gives information on where divisions can be inserted profitably.
66    The second walk is in pre-order, and it inserts divisions as explained
67    above, and replaces divisions by multiplications.
68
69    In the best case, the cost of the pass is O(n_statements).  In the
70    worst-case, the cost is due to creating the dominator tree subset,
71    with a cost of O(n_basic_blocks ^ 2); however this can only happen
72    for n_statements / n_basic_blocks statements.  So, the amortized cost
73    of creating the dominator tree subset is O(n_basic_blocks) and the
74    worst-case cost of the pass is O(n_statements * n_basic_blocks).
75
76    More practically, the cost will be small because there are few
77    divisions, and they tend to be in the same basic block, so insert_bb
78    is called very few times.
79
80    If we did this using domwalk.c, an efficient implementation would have
81    to work on all the variables in a single pass, because we could not
82    work on just a subset of the dominator tree, as we do now, and the
83    cost would also be something like O(n_statements * n_basic_blocks).
84    The data structures would be more complex in order to work on all the
85    variables in a single pass.  */
86
87 #include "config.h"
88 #include "system.h"
89 #include "coretypes.h"
90 #include "tm.h"
91 #include "flags.h"
92 #include "tree.h"
93 #include "basic-block.h"
94 #include "tree-ssa-alias.h"
95 #include "internal-fn.h"
96 #include "gimple-fold.h"
97 #include "gimple-expr.h"
98 #include "is-a.h"
99 #include "gimple.h"
100 #include "gimple-iterator.h"
101 #include "gimplify.h"
102 #include "gimplify-me.h"
103 #include "stor-layout.h"
104 #include "gimple-ssa.h"
105 #include "tree-cfg.h"
106 #include "tree-phinodes.h"
107 #include "ssa-iterators.h"
108 #include "stringpool.h"
109 #include "tree-ssanames.h"
110 #include "expr.h"
111 #include "tree-dfa.h"
112 #include "tree-ssa.h"
113 #include "tree-pass.h"
114 #include "alloc-pool.h"
115 #include "target.h"
116 #include "gimple-pretty-print.h"
117 #include "builtins.h"
118
119 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
120 #include "rtl.h"                /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
121 #include "expr.h"               /* Because optabs.h wants sepops.  */
122 #include "optabs.h"
123
124 /* This structure represents one basic block that either computes a
125    division, or is a common dominator for basic block that compute a
126    division.  */
127 struct occurrence {
128   /* The basic block represented by this structure.  */
129   basic_block bb;
130
131   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
132      inserted in BB.  */
133   tree recip_def;
134
135   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
136      was inserted in BB.  */
137   gimple recip_def_stmt;
138
139   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
140      by BB.  */
141   struct occurrence *children;
142
143   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
144      sharing a common dominator.  */
145   struct occurrence *next;
146
147   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
148      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
149      compute_merit.  */
150   int num_divisions;
151
152   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
153      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
154      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
155   bool bb_has_division;
156 };
157
158 static struct
159 {
160   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
161   int rdivs_inserted;
162
163   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
164   int rfuncs_inserted;
165 } reciprocal_stats;
166
167 static struct
168 {
169   /* Number of cexpi calls inserted.  */
170   int inserted;
171 } sincos_stats;
172
173 static struct
174 {
175   /* Number of hand-written 16-bit nop / bswaps found.  */
176   int found_16bit;
177
178   /* Number of hand-written 32-bit nop / bswaps found.  */
179   int found_32bit;
180
181   /* Number of hand-written 64-bit nop / bswaps found.  */
182   int found_64bit;
183 } nop_stats, bswap_stats;
184
185 static struct
186 {
187   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
188   int widen_mults_inserted;
189
190   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
191   int maccs_inserted;
192
193   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
194   int fmas_inserted;
195 } widen_mul_stats;
196
197 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
198    interesting block in the dominator tree.  */
199 static struct occurrence *occ_head;
200
201 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
202 static alloc_pool occ_pool;
203
204
205
206 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
207    whose children list is headed by CHILDREN.  */
208 static struct occurrence *
209 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
210 {
211   struct occurrence *occ;
212
213   bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
214   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
215
216   occ->bb = bb;
217   occ->children = children;
218   return occ;
219 }
220
221
222 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
223    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
224    their common dominator.
225
226    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
227    insert any other block that is a common dominator for BB and one
228    block already in the tree.  */
229
230 static void
231 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
232            struct occurrence **p_head)
233 {
234   struct occurrence *occ, **p_occ;
235
236   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
237     {
238       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
239       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
240       if (dom == bb)
241         {
242           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
243              from its list.  */
244           *p_occ = occ->next;
245           occ->next = new_occ->children;
246           new_occ->children = occ;
247
248           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
249         }
250
251       else if (dom == occ_bb)
252         {
253           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
254           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
255           return;
256         }
257
258       else if (dom != idom)
259         {
260           gcc_assert (!dom->aux);
261
262           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
263              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
264              its list.  */
265           *p_occ = occ->next;
266           new_occ->next = occ;
267           occ->next = NULL;
268
269           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
270              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
271              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
272           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
273         }
274
275       else
276         {
277           /* Nothing special, go on with the next element.  */
278           p_occ = &occ->next;
279         }
280     }
281
282   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
283   new_occ->next = *p_head;
284   *p_head = new_occ;
285 }
286
287 /* Register that we found a division in BB.  */
288
289 static inline void
290 register_division_in (basic_block bb)
291 {
292   struct occurrence *occ;
293
294   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
295   if (!occ)
296     {
297       occ = occ_new (bb, NULL);
298       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), &occ_head);
299     }
300
301   occ->bb_has_division = true;
302   occ->num_divisions++;
303 }
304
305
306 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
307    its children.  */
308
309 static void
310 compute_merit (struct occurrence *occ)
311 {
312   struct occurrence *occ_child;
313   basic_block dom = occ->bb;
314
315   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
316     {
317       basic_block bb;
318       if (occ_child->children)
319         compute_merit (occ_child);
320
321       if (flag_exceptions)
322         bb = single_noncomplex_succ (dom);
323       else
324         bb = dom;
325
326       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
327         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
328     }
329 }
330
331
332 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
333 static inline bool
334 is_division_by (gimple use_stmt, tree def)
335 {
336   return is_gimple_assign (use_stmt)
337          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
338          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
339          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
340             confused later by replacing all immediate uses x in such
341             a stmt.  */
342          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
343 }
344
345 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
346    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
347    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
348    if it is not possible or profitable to do the optimization.
349
350    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
351    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
352    be used.  */
353
354 static void
355 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
356                     tree def, tree recip_def, int threshold)
357 {
358   tree type;
359   gimple new_stmt;
360   gimple_stmt_iterator gsi;
361   struct occurrence *occ_child;
362
363   if (!recip_def
364       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
365       && occ->num_divisions >= threshold)
366     {
367       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
368       type = TREE_TYPE (def);
369       recip_def = create_tmp_reg (type, "reciptmp");
370       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
371                                                build_one_cst (type), def);
372
373       if (occ->bb_has_division)
374         {
375           /* Case 1: insert before an existing division.  */
376           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
377           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
378             gsi_next (&gsi);
379
380           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
381         }
382       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
383         {
384           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
385              never happen if the definition statement can throw, because in
386              that case the sole successor of the statement's basic block will
387              dominate all the uses as well.  */
388           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
389         }
390       else
391         {
392           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
393           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
394           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
395         }
396
397       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
398
399       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
400     }
401
402   occ->recip_def = recip_def;
403   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
404     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
405 }
406
407
408 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
409    possible.  */
410
411 static inline void
412 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
413 {
414   gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
415   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
416   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
417
418   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
419       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
420     {
421       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
422       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
423       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
424       fold_stmt_inplace (&gsi);
425       update_stmt (use_stmt);
426     }
427 }
428
429
430 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
431
432 static struct occurrence *
433 free_bb (struct occurrence *occ)
434 {
435   struct occurrence *child, *next;
436
437   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
438   next = occ->next;
439   child = occ->children;
440   occ->bb->aux = NULL;
441   pool_free (occ_pool, occ);
442
443   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
444   if (!child)
445     return next;
446   else
447     {
448       while (next)
449         next = free_bb (next);
450
451       return child;
452     }
453 }
454
455
456 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
457    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
458    as many statements computing the reciprocal as needed.
459
460    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
461
462 static void
463 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
464 {
465   use_operand_p use_p;
466   imm_use_iterator use_iter;
467   struct occurrence *occ;
468   int count = 0, threshold;
469
470   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
471
472   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
473     {
474       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
475       if (is_division_by (use_stmt, def))
476         {
477           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
478           count++;
479         }
480     }
481
482   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
483   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
484   if (count >= threshold)
485     {
486       gimple use_stmt;
487       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
488         {
489           compute_merit (occ);
490           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
491         }
492
493       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
494         {
495           if (is_division_by (use_stmt, def))
496             {
497               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
498                 replace_reciprocal (use_p);
499             }
500         }
501     }
502
503   for (occ = occ_head; occ; )
504     occ = free_bb (occ);
505
506   occ_head = NULL;
507 }
508
509 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
510    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
511 namespace {
512
513 const pass_data pass_data_cse_reciprocals =
514 {
515   GIMPLE_PASS, /* type */
516   "recip", /* name */
517   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
518   TV_NONE, /* tv_id */
519   PROP_ssa, /* properties_required */
520   0, /* properties_provided */
521   0, /* properties_destroyed */
522   0, /* todo_flags_start */
523   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
524 };
525
526 class pass_cse_reciprocals : public gimple_opt_pass
527 {
528 public:
529   pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
530     : gimple_opt_pass (pass_data_cse_reciprocals, ctxt)
531   {}
532
533   /* opt_pass methods: */
534   virtual bool gate (function *) { return optimize && flag_reciprocal_math; }
535   virtual unsigned int execute (function *);
536
537 }; // class pass_cse_reciprocals
538
539 unsigned int
540 pass_cse_reciprocals::execute (function *fun)
541 {
542   basic_block bb;
543   tree arg;
544
545   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
546                                 sizeof (struct occurrence),
547                                 n_basic_blocks_for_fn (fun) / 3 + 1);
548
549   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
550   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
551   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
552
553 #ifdef ENABLE_CHECKING
554   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
555     gcc_assert (!bb->aux);
556 #endif
557
558   for (arg = DECL_ARGUMENTS (fun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
559     if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
560         && is_gimple_reg (arg))
561       {
562         tree name = ssa_default_def (fun, arg);
563         if (name)
564           execute_cse_reciprocals_1 (NULL, name);
565       }
566
567   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
568     {
569       gimple_stmt_iterator gsi;
570       gimple phi;
571       tree def;
572
573       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
574         {
575           phi = gsi_stmt (gsi);
576           def = PHI_RESULT (phi);
577           if (! virtual_operand_p (def)
578               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
579             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
580         }
581
582       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
583         {
584           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
585
586           if (gimple_has_lhs (stmt)
587               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
588               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
589               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
590             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
591         }
592
593       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
594         continue;
595
596       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
597       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
598         {
599           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
600           tree fndecl;
601
602           if (is_gimple_assign (stmt)
603               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
604             {
605               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
606               gimple stmt1;
607
608               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
609                 continue;
610
611               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
612
613               if (is_gimple_call (stmt1)
614                   && gimple_call_lhs (stmt1)
615                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
616                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
617                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
618                 {
619                   enum built_in_function code;
620                   bool md_code, fail;
621                   imm_use_iterator ui;
622                   use_operand_p use_p;
623
624                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
625                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
626
627                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
628                   if (!fndecl)
629                     continue;
630
631                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
632                      otherwise replacing the defining statement will do
633                      the wrong thing.  */
634                   fail = false;
635                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
636                     {
637                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
638                       if (is_gimple_debug (stmt2))
639                         continue;
640                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
641                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
642                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
643                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
644                         {
645                           fail = true;
646                           break;
647                         }
648                     }
649                   if (fail)
650                     continue;
651
652                   gimple_replace_ssa_lhs (stmt1, arg1);
653                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
654                   update_stmt (stmt1);
655                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
656
657                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
658                     {
659                       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
660                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
661                       fold_stmt_inplace (&gsi);
662                       update_stmt (stmt);
663                     }
664                 }
665             }
666         }
667     }
668
669   statistics_counter_event (fun, "reciprocal divs inserted",
670                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
671   statistics_counter_event (fun, "reciprocal functions inserted",
672                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
673
674   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
675   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
676   free_alloc_pool (occ_pool);
677   return 0;
678 }
679
680 } // anon namespace
681
682 gimple_opt_pass *
683 make_pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
684 {
685   return new pass_cse_reciprocals (ctxt);
686 }
687
688 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
689    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
690    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
691    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
692    statements in the vector.  */
693
694 static bool
695 maybe_record_sincos (vec<gimple> *stmts,
696                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
697 {
698   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
699   if (*top_bb
700       && (*top_bb == use_bb
701           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
702     stmts->safe_push (use_stmt);
703   else if (!*top_bb
704            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
705     {
706       stmts->safe_push (use_stmt);
707       *top_bb = use_bb;
708     }
709   else
710     return false;
711
712   return true;
713 }
714
715 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
716    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
717    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
718    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
719    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
720    result of the cexpi call we insert before the use statement that
721    dominates all other candidates.  */
722
723 static bool
724 execute_cse_sincos_1 (tree name)
725 {
726   gimple_stmt_iterator gsi;
727   imm_use_iterator use_iter;
728   tree fndecl, res, type;
729   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
730   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
731   vec<gimple> stmts = vNULL;
732   basic_block top_bb = NULL;
733   int i;
734   bool cfg_changed = false;
735
736   type = TREE_TYPE (name);
737   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
738     {
739       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
740           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
741           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
742           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
743         continue;
744
745       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
746         {
747         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
748           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
749           break;
750
751         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
752           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
753           break;
754
755         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
756           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
757           break;
758
759         default:;
760         }
761     }
762
763   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
764     {
765       stmts.release ();
766       return false;
767     }
768
769   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
770      the name def statement.  */
771   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
772   if (!fndecl)
773     return false;
774   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
775   res = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), stmt, "sincostmp");
776   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
777
778   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
779   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
780       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
781       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
782     {
783       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
784       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
785     }
786   else
787     {
788       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
789       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
790     }
791   sincos_stats.inserted++;
792
793   /* And adjust the recorded old call sites.  */
794   for (i = 0; stmts.iterate (i, &use_stmt); ++i)
795     {
796       tree rhs = NULL;
797       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
798
799       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
800         {
801         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
802           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
803           break;
804
805         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
806           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
807           break;
808
809         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
810           rhs = res;
811           break;
812
813         default:;
814           gcc_unreachable ();
815         }
816
817         /* Replace call with a copy.  */
818         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
819
820         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
821         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
822         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
823           cfg_changed = true;
824     }
825
826   stmts.release ();
827
828   return cfg_changed;
829 }
830
831 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
832    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
833    combines the "window method" with look-up tables.  For an
834    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
835    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
836    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
837    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
838    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
839
840 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
841    multiplications to inline before calling the system library's pow
842    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
843    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
844
845 #ifndef POWI_MAX_MULTS
846 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
847 #endif
848
849 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
850    exponents less than this value are simply looked up in the
851    powi_table below.  This threshold is also used to size the
852    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
853 #define POWI_TABLE_SIZE 256
854
855 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
856    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
857    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
858 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
859
860 /* The following table is an efficient representation of an
861    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
862    value, j, in the table states than an optimal evaluation
863    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
864    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
865    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
866
867 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
868   {
869       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
870       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
871       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
872      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
873      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
874      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
875      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
876      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
877      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
878      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
879      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
880      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
881      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
882      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
883      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
884      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
885      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
886      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
887      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
888      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
889      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
890      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
891      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
892      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
893      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
894     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
895     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
896     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
897     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
898     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
899     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
900     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
901   };
902
903
904 /* Return the number of multiplications required to calculate
905    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
906    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
907    which exponents have already been calculated.  */
908
909 static int
910 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
911 {
912   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
913      doesn't require any additional multiplications.  */
914   if (cache[n])
915     return 0;
916
917   cache[n] = true;
918   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
919          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
920 }
921
922 /* Return the number of multiplications required to calculate
923    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
924    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
925
926 static int
927 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
928 {
929   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
930   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
931   unsigned HOST_WIDE_INT val;
932   int result;
933
934   if (n == 0)
935     return 0;
936
937   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
938   val = (n < 0) ? -n : n;
939
940   /* Initialize the exponent cache.  */
941   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
942   cache[1] = true;
943
944   result = 0;
945
946   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
947     {
948       if (val & 1)
949         {
950           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
951           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
952                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
953           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
954         }
955       else
956         {
957           val >>= 1;
958           result++;
959         }
960     }
961
962   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
963 }
964
965 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
966    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
967    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
968
969 static tree
970 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
971                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache)
972 {
973   tree op0, op1, ssa_target;
974   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
975   gimple mult_stmt;
976
977   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
978     return cache[n];
979
980   ssa_target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
981
982   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
983     {
984       cache[n] = ssa_target;
985       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache);
986       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache);
987     }
988   else if (n & 1)
989     {
990       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
991       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache);
992       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache);
993     }
994   else
995     {
996       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache);
997       op1 = op0;
998     }
999
1000   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
1001   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
1002   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
1003
1004   return ssa_target;
1005 }
1006
1007 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
1008    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
1009
1010 static tree
1011 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1012                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1013 {
1014   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0);
1015   gimple div_stmt;
1016   tree target;
1017
1018   if (n == 0)
1019     return build_real (type, dconst1);
1020
1021   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
1022   cache[1] = arg0;
1023
1024   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache);
1025   if (n >= 0)
1026     return result;
1027
1028   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
1029   target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
1030   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1031                                            build_real (type, dconst1),
1032                                            result);
1033   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1034   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1035
1036   return target;
1037 }
1038
1039 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1040    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1041    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1042    number of multiplications, and return an expession holding the
1043    result.  */
1044
1045 static tree
1046 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1047                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1048 {
1049   /* Avoid largest negative number.  */
1050   if (n != -n
1051       && ((n >= -1 && n <= 2)
1052           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1053               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1054     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1055
1056   return NULL_TREE;
1057 }
1058
1059 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1060    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name.  Insert the
1061    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1062    SSA name.  */
1063
1064 static tree
1065 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1066                        tree fn, tree arg)
1067 {
1068   gimple call_stmt;
1069   tree ssa_target;
1070
1071   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1072   ssa_target = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg), NULL, "powroot");
1073   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1074   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1075   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1076
1077   return ssa_target;
1078 }
1079
1080 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1081    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1082    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1083    return the fresh SSA name.*/
1084
1085 static tree
1086 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1087                         const char *name, enum tree_code code,
1088                         tree arg0, tree arg1)
1089 {
1090   tree result = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg0), NULL, name);
1091   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1092   gimple_set_location (stmt, loc);
1093   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1094   return result;
1095 }
1096
1097 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1098    ARG, assigning the result to a new SSA name of TYPE with NAME.
1099    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1100    the fresh SSA name.  */
1101
1102 static inline tree
1103 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1104                       const char *name, enum tree_code code, tree arg0)
1105 {
1106   tree result = make_temp_ssa_name (type, NULL, name);
1107   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1108   gimple_set_location (stmt, loc);
1109   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1110   return result;
1111 }
1112
1113 /* Build a gimple assignment to cast VAL to TYPE.  Insert the statement
1114    prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
1115
1116 static tree
1117 build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1118                        tree type, tree val)
1119 {
1120   tree result = make_ssa_name (type, NULL);
1121   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, result, val, NULL_TREE);
1122   gimple_set_location (stmt, loc);
1123   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1124   return result;
1125 }
1126
1127 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1128    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1129    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1130    expession holding the result.  */
1131
1132 static tree
1133 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1134                            tree arg0, tree arg1)
1135 {
1136   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1137   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1138   HOST_WIDE_INT n;
1139   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1140   enum machine_mode mode;
1141   bool hw_sqrt_exists, c_is_int, c2_is_int;
1142
1143   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1144      to be done.  */
1145   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1146     return NULL_TREE;
1147
1148   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1149      multiplication sequence when profitable.  */
1150   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1151   n = real_to_integer (&c);
1152   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1153   c_is_int = real_identical (&c, &cint);
1154
1155   if (c_is_int
1156       && ((n >= -1 && n <= 2)
1157           || (flag_unsafe_math_optimizations
1158               && optimize_bb_for_speed_p (gsi_bb (*gsi))
1159               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1160     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1161
1162   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1163   type = TREE_TYPE (arg0);
1164   mode = TYPE_MODE (type);
1165   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1166
1167   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1168      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1169      sqrt(-0) = -0.  */
1170   if (sqrtfn
1171       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1172       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1173     return build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1174
1175   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1176      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1177      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1178      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1179   dconst1_4 = dconst1;
1180   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1181   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1182
1183   if (flag_unsafe_math_optimizations
1184       && sqrtfn
1185       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1186       && hw_sqrt_exists)
1187     {
1188       /* sqrt(x)  */
1189       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1190
1191       /* sqrt(sqrt(x))  */
1192       return build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sqrt_arg0);
1193     }
1194       
1195   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1196      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1197      a hardware sqrt insn.  */
1198   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, SIGNED);
1199   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1200
1201   if (flag_unsafe_math_optimizations
1202       && sqrtfn
1203       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1204       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1205       && hw_sqrt_exists)
1206     {
1207       /* sqrt(x)  */
1208       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1209
1210       /* sqrt(sqrt(x))  */
1211       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sqrt_arg0);
1212
1213       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1214       return build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1215                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1216     }
1217
1218   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1219      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1220      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1221      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1222      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1223      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1224   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1225   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1226
1227   if (flag_unsafe_math_optimizations
1228       && cbrtfn
1229       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1230       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1231     return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
1232   
1233   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1234      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1235   dconst1_6 = dconst1_3;
1236   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1237
1238   if (flag_unsafe_math_optimizations
1239       && sqrtfn
1240       && cbrtfn
1241       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1242       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1243       && hw_sqrt_exists
1244       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1245     {
1246       /* sqrt(x)  */
1247       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1248
1249       /* cbrt(sqrt(x))  */
1250       return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, sqrt_arg0);
1251     }
1252
1253   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n
1254      and c not an integer, into
1255
1256        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1257        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1258
1259      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1260   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1261   n = real_to_integer (&c2);
1262   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1263   c2_is_int = real_identical (&c2, &cint);
1264
1265   if (flag_unsafe_math_optimizations
1266       && sqrtfn
1267       && c2_is_int
1268       && !c_is_int
1269       && optimize_function_for_speed_p (cfun))
1270     {
1271       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1272
1273       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1274          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1275          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1276       if (absu_hwi (n) != 1)
1277         {
1278           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1279                                                      abs_hwi (n / 2));
1280           if (!powi_x_ndiv2)
1281             return NULL_TREE;
1282         }
1283
1284       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1285          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1286       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1287
1288       if (absu_hwi (n) == 1)
1289         result = sqrt_arg0;
1290       else
1291         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1292                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1293
1294       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1295       if (n < 0)
1296         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
1297                                          build_real (type, dconst1), result);
1298       return result;
1299     }
1300
1301   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1302
1303      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1304      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1305
1306      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1307      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1308      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1309      math and positive x or finite math.  */
1310   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, SIGNED);
1311   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1312   real_round (&c2, mode, &c2);
1313   n = real_to_integer (&c2);
1314   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1315   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1316   real_convert (&c2, mode, &c2);
1317
1318   if (flag_unsafe_math_optimizations
1319       && cbrtfn
1320       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1321       && real_identical (&c2, &c)
1322       && !c2_is_int
1323       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1324       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1325     {
1326       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1327
1328       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1329          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1330          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1331       if (absu_hwi (n) >= 3)
1332         {
1333           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1334                                                      abs_hwi (n / 3));
1335           if (!powi_x_ndiv3)
1336             return NULL_TREE;
1337         }
1338
1339       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1340          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1341          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1342       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
1343
1344       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1345         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1346       else
1347         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1348                                               cbrt_x, cbrt_x);
1349
1350       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1351       if (absu_hwi (n) < 3)
1352         result = powi_cbrt_x;
1353       else
1354         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1355                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1356
1357       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1358       if (n < 0)
1359         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
1360                                          build_real (type, dconst1), result);
1361
1362       return result;
1363     }
1364
1365   /* No optimizations succeeded.  */
1366   return NULL_TREE;
1367 }
1368
1369 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1370    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1371    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1372    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1373
1374 static tree
1375 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1376 {
1377   tree real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1378   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1379   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1380   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1381
1382   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1383       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1384       || !sqrtfn
1385       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1386     return NULL_TREE;
1387
1388   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
1389                                     REALPART_EXPR, arg);
1390   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
1391                                     real_part, real_part);
1392   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
1393                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1394   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
1395                                     imag_part, imag_part);
1396   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1397   result = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sum);
1398
1399   return result;
1400 }
1401
1402 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1403    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1404    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1405
1406 namespace {
1407
1408 const pass_data pass_data_cse_sincos =
1409 {
1410   GIMPLE_PASS, /* type */
1411   "sincos", /* name */
1412   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
1413   TV_NONE, /* tv_id */
1414   PROP_ssa, /* properties_required */
1415   0, /* properties_provided */
1416   0, /* properties_destroyed */
1417   0, /* todo_flags_start */
1418   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
1419 };
1420
1421 class pass_cse_sincos : public gimple_opt_pass
1422 {
1423 public:
1424   pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
1425     : gimple_opt_pass (pass_data_cse_sincos, ctxt)
1426   {}
1427
1428   /* opt_pass methods: */
1429   virtual bool gate (function *)
1430     {
1431       /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1432          piggybacks on this pass.  */
1433       return optimize;
1434     }
1435
1436   virtual unsigned int execute (function *);
1437
1438 }; // class pass_cse_sincos
1439
1440 unsigned int
1441 pass_cse_sincos::execute (function *fun)
1442 {
1443   basic_block bb;
1444   bool cfg_changed = false;
1445
1446   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1447   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1448
1449   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
1450     {
1451       gimple_stmt_iterator gsi;
1452       bool cleanup_eh = false;
1453
1454       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1455         {
1456           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1457           tree fndecl;
1458
1459           /* Only the last stmt in a bb could throw, no need to call
1460              gimple_purge_dead_eh_edges if we change something in the middle
1461              of a basic block.  */
1462           cleanup_eh = false;
1463
1464           if (is_gimple_call (stmt)
1465               && gimple_call_lhs (stmt)
1466               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1467               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1468             {
1469               tree arg, arg0, arg1, result;
1470               HOST_WIDE_INT n;
1471               location_t loc;
1472
1473               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1474                 {
1475                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1476                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1477                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1478                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1479                   if (!targetm.libc_has_function (function_c99_math_complex)
1480                       && !targetm.libc_has_function (function_sincos))
1481                     break;
1482
1483                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1484                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1485                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1486                   break;
1487
1488                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1489                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1490                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1491
1492                   loc = gimple_location (stmt);
1493                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1494
1495                   if (result)
1496                     {
1497                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1498                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1499                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1500                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1501                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1502                       cleanup_eh = true;
1503                       if (gimple_vdef (stmt))
1504                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1505                     }
1506                   break;
1507
1508                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1509                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1510                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1511                   loc = gimple_location (stmt);
1512
1513                   if (real_minus_onep (arg0))
1514                     {
1515                       tree t0, t1, cond, one, minus_one;
1516                       gimple stmt;
1517
1518                       t0 = TREE_TYPE (arg0);
1519                       t1 = TREE_TYPE (arg1);
1520                       one = build_real (t0, dconst1);
1521                       minus_one = build_real (t0, dconstm1);
1522
1523                       cond = make_temp_ssa_name (t1, NULL, "powi_cond");
1524                       stmt = gimple_build_assign_with_ops (BIT_AND_EXPR, cond,
1525                                                            arg1,
1526                                                            build_int_cst (t1,
1527                                                                           1));
1528                       gimple_set_location (stmt, loc);
1529                       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1530
1531                       result = make_temp_ssa_name (t0, NULL, "powi");
1532                       stmt = gimple_build_assign_with_ops (COND_EXPR, result,
1533                                                            cond,
1534                                                            minus_one, one);
1535                       gimple_set_location (stmt, loc);
1536                       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1537                     }
1538                   else
1539                     {
1540                       if (!tree_fits_shwi_p (arg1))
1541                         break;
1542
1543                       n = tree_to_shwi (arg1);
1544                       result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1545                     }
1546
1547                   if (result)
1548                     {
1549                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1550                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1551                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1552                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1553                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1554                       cleanup_eh = true;
1555                       if (gimple_vdef (stmt))
1556                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1557                     }
1558                   break;
1559
1560                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1561                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1562                   loc = gimple_location (stmt);
1563                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1564
1565                   if (result)
1566                     {
1567                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1568                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1569                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1570                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1571                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1572                       cleanup_eh = true;
1573                       if (gimple_vdef (stmt))
1574                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1575                     }
1576                   break;
1577
1578                 default:;
1579                 }
1580             }
1581         }
1582       if (cleanup_eh)
1583         cfg_changed |= gimple_purge_dead_eh_edges (bb);
1584     }
1585
1586   statistics_counter_event (fun, "sincos statements inserted",
1587                             sincos_stats.inserted);
1588
1589   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1590   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1591 }
1592
1593 } // anon namespace
1594
1595 gimple_opt_pass *
1596 make_pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
1597 {
1598   return new pass_cse_sincos (ctxt);
1599 }
1600
1601 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1602    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1603    consisting of octet sized markers:
1604
1605    0    - target byte has the value 0
1606    FF   - target byte has an unknown value (eg. due to sign extension)
1607    1..size - marker value is the target byte index minus one.
1608
1609    To detect permutations on memory sources (arrays and structures), a symbolic
1610    number is also associated a base address (the array or structure the load is
1611    made from), an offset from the base address and a range which gives the
1612    difference between the highest and lowest accessed memory location to make
1613    such a symbolic number. The range is thus different from size which reflects
1614    the size of the type of current expression. Note that for non memory source,
1615    range holds the same value as size.
1616
1617    For instance, for an array char a[], (short) a[0] | (short) a[3] would have
1618    a size of 2 but a range of 4 while (short) a[0] | ((short) a[0] << 1) would
1619    still have a size of 2 but this time a range of 1.  */
1620
1621 struct symbolic_number {
1622   uint64_t n;
1623   tree type;
1624   tree base_addr;
1625   tree offset;
1626   HOST_WIDE_INT bytepos;
1627   tree alias_set;
1628   tree vuse;
1629   unsigned HOST_WIDE_INT range;
1630 };
1631
1632 #define BITS_PER_MARKER 8
1633 #define MARKER_MASK ((1 << BITS_PER_MARKER) - 1)
1634 #define MARKER_BYTE_UNKNOWN MARKER_MASK
1635 #define HEAD_MARKER(n, size) \
1636   ((n) & ((uint64_t) MARKER_MASK << (((size) - 1) * BITS_PER_MARKER)))
1637
1638 /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
1639    order to have a nop.  The number is masked according to the size of
1640    the symbolic number before using it.  */
1641 #define CMPNOP (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
1642   (uint64_t)0x08070605 << 32 | 0x04030201)
1643
1644 /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
1645    order to have a byte swap.  The number is masked according to the
1646    size of the symbolic number before using it.  */
1647 #define CMPXCHG (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
1648   (uint64_t)0x01020304 << 32 | 0x05060708)
1649
1650 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1651    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1652    on a symbolic number.  */
1653
1654 static inline bool
1655 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1656                  struct symbolic_number *n,
1657                  int count)
1658 {
1659   int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
1660   unsigned head_marker;
1661
1662   if (count % BITS_PER_UNIT != 0)
1663     return false;
1664   count = (count / BITS_PER_UNIT) * BITS_PER_MARKER;
1665
1666   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1667      into the significant bits.  */
1668   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
1669     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
1670
1671   switch (code)
1672     {
1673     case LSHIFT_EXPR:
1674       n->n <<= count;
1675       break;
1676     case RSHIFT_EXPR:
1677       head_marker = HEAD_MARKER (n->n, size);
1678       n->n >>= count;
1679       /* Arithmetic shift of signed type: result is dependent on the value.  */
1680       if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && head_marker)
1681         for (i = 0; i < count / BITS_PER_MARKER; i++)
1682           n->n |= (uint64_t) MARKER_BYTE_UNKNOWN
1683                   << ((size - 1 - i) * BITS_PER_MARKER);
1684       break;
1685     case LROTATE_EXPR:
1686       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
1687       break;
1688     case RROTATE_EXPR:
1689       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
1690       break;
1691     default:
1692       return false;
1693     }
1694   /* Zero unused bits for size.  */
1695   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
1696     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
1697   return true;
1698 }
1699
1700 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1701    statement STMT.  */
1702
1703 static inline bool
1704 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1705 {
1706   tree lhs_type;
1707
1708   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1709
1710   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1711     return false;
1712
1713   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != TYPE_PRECISION (n->type))
1714     return false;
1715
1716   return true;
1717 }
1718
1719 /* Initialize the symbolic number N for the bswap pass from the base element
1720    SRC manipulated by the bitwise OR expression.  */
1721
1722 static bool
1723 init_symbolic_number (struct symbolic_number *n, tree src)
1724 {
1725   int size;
1726
1727   n->base_addr = n->offset = n->alias_set = n->vuse = NULL_TREE;
1728
1729   /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a value between 1 and
1730      the byte size of rhs1.  The highest order byte is set to n->size and the
1731      lowest order byte to 1.  */
1732   n->type = TREE_TYPE (src);
1733   size = TYPE_PRECISION (n->type);
1734   if (size % BITS_PER_UNIT != 0)
1735     return false;
1736   size /= BITS_PER_UNIT;
1737   if (size > 64 / BITS_PER_MARKER)
1738     return false;
1739   n->range = size;
1740   n->n = CMPNOP;
1741
1742   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
1743     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
1744
1745   return true;
1746 }
1747
1748 /* Check if STMT might be a byte swap or a nop from a memory source and returns
1749    the answer. If so, REF is that memory source and the base of the memory area
1750    accessed and the offset of the access from that base are recorded in N.  */
1751
1752 bool
1753 find_bswap_or_nop_load (gimple stmt, tree ref, struct symbolic_number *n)
1754 {
1755   /* Leaf node is an array or component ref. Memorize its base and
1756      offset from base to compare to other such leaf node.  */
1757   HOST_WIDE_INT bitsize, bitpos;
1758   enum machine_mode mode;
1759   int unsignedp, volatilep;
1760   tree offset, base_addr;
1761
1762   if (!gimple_assign_load_p (stmt) || gimple_has_volatile_ops (stmt))
1763     return false;
1764
1765   base_addr = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &offset, &mode,
1766                                    &unsignedp, &volatilep, false);
1767
1768   if (TREE_CODE (base_addr) == MEM_REF)
1769     {
1770       offset_int bit_offset = 0;
1771       tree off = TREE_OPERAND (base_addr, 1);
1772
1773       if (!integer_zerop (off))
1774         {
1775           offset_int boff, coff = mem_ref_offset (base_addr);
1776           boff = wi::lshift (coff, LOG2_BITS_PER_UNIT);
1777           bit_offset += boff;
1778         }
1779
1780       base_addr = TREE_OPERAND (base_addr, 0);
1781
1782       /* Avoid returning a negative bitpos as this may wreak havoc later.  */
1783       if (wi::neg_p (bit_offset))
1784         {
1785           offset_int mask = wi::mask <offset_int> (LOG2_BITS_PER_UNIT, false);
1786           offset_int tem = bit_offset.and_not (mask);
1787           /* TEM is the bitpos rounded to BITS_PER_UNIT towards -Inf.
1788              Subtract it to BIT_OFFSET and add it (scaled) to OFFSET.  */
1789           bit_offset -= tem;
1790           tem = wi::arshift (tem, LOG2_BITS_PER_UNIT);
1791           if (offset)
1792             offset = size_binop (PLUS_EXPR, offset,
1793                                     wide_int_to_tree (sizetype, tem));
1794           else
1795             offset = wide_int_to_tree (sizetype, tem);
1796         }
1797
1798       bitpos += bit_offset.to_shwi ();
1799     }
1800
1801   if (bitpos % BITS_PER_UNIT)
1802     return false;
1803   if (bitsize % BITS_PER_UNIT)
1804     return false;
1805
1806   if (!init_symbolic_number (n, ref))
1807     return false;
1808   n->base_addr = base_addr;
1809   n->offset = offset;
1810   n->bytepos = bitpos / BITS_PER_UNIT;
1811   n->alias_set = reference_alias_ptr_type (ref);
1812   n->vuse = gimple_vuse (stmt);
1813   return true;
1814 }
1815
1816 /* find_bswap_or_nop_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1817    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the operation
1818    could successfully be executed the function returns a gimple stmt whose
1819    rhs's first tree is the expression of the source operand and NULL
1820    otherwise.  */
1821
1822 static gimple
1823 find_bswap_or_nop_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1824 {
1825   enum tree_code code;
1826   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1827   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt, source_stmt1;
1828   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1829
1830   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1831     return NULL;
1832
1833   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1834
1835   if (find_bswap_or_nop_load (stmt, rhs1, n))
1836     return stmt;
1837
1838   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1839     return NULL;
1840
1841   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1842   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1843   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1844
1845   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1846     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1847
1848   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1849      operand.  */
1850
1851   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1852       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1853           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1854     {
1855       if (code != BIT_AND_EXPR
1856           && code != LSHIFT_EXPR
1857           && code != RSHIFT_EXPR
1858           && code != LROTATE_EXPR
1859           && code != RROTATE_EXPR
1860           && code != NOP_EXPR
1861           && code != CONVERT_EXPR)
1862         return NULL;
1863
1864       source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1865
1866       /* If find_bswap_or_nop_1 returned NULL, STMT is a leaf node and
1867          we have to initialize the symbolic number.  */
1868       if (!source_stmt1)
1869         {
1870           if (gimple_assign_load_p (stmt)
1871               || !init_symbolic_number (n, rhs1))
1872             return NULL;
1873           source_stmt1 = stmt;
1874         }
1875
1876       switch (code)
1877         {
1878         case BIT_AND_EXPR:
1879           {
1880             int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
1881             uint64_t val = int_cst_value (rhs2), mask = 0;
1882             uint64_t tmp = (1 << BITS_PER_UNIT) - 1;
1883
1884             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1885             for (i = 0; i < size; i++, tmp <<= BITS_PER_UNIT)
1886               if ((val & tmp) != 0 && (val & tmp) != tmp)
1887                 return NULL;
1888               else if (val & tmp)
1889                 mask |= (uint64_t) MARKER_MASK << (i * BITS_PER_MARKER);
1890
1891             n->n &= mask;
1892           }
1893           break;
1894         case LSHIFT_EXPR:
1895         case RSHIFT_EXPR:
1896         case LROTATE_EXPR:
1897         case RROTATE_EXPR:
1898           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1899             return NULL;
1900           break;
1901         CASE_CONVERT:
1902           {
1903             int i, type_size, old_type_size;
1904             tree type;
1905
1906             type = gimple_expr_type (stmt);
1907             type_size = TYPE_PRECISION (type);
1908             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1909               return NULL;
1910             type_size /= BITS_PER_UNIT;
1911             if (type_size > 64 / BITS_PER_MARKER)
1912               return NULL;
1913
1914             /* Sign extension: result is dependent on the value.  */
1915             old_type_size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
1916             if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && type_size > old_type_size
1917                 && HEAD_MARKER (n->n, old_type_size))
1918               for (i = 0; i < type_size - old_type_size; i++)
1919                 n->n |= MARKER_BYTE_UNKNOWN << (type_size - 1 - i);
1920
1921             if (type_size < 64 / BITS_PER_MARKER)
1922               {
1923                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1924                    belonging to the target type.  */
1925                 n->n &= ((uint64_t) 1 << (type_size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
1926               }
1927             n->type = type;
1928             if (!n->base_addr)
1929               n->range = type_size;
1930           }
1931           break;
1932         default:
1933           return NULL;
1934         };
1935       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_stmt1 : NULL;
1936     }
1937
1938   /* Handle binary rhs.  */
1939
1940   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1941     {
1942       int i, size;
1943       struct symbolic_number n1, n2;
1944       uint64_t mask;
1945       gimple source_stmt2;
1946
1947       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1948         return NULL;
1949
1950       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1951         return NULL;
1952
1953       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1954
1955       switch (code)
1956         {
1957         case BIT_IOR_EXPR:
1958           source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1959
1960           if (!source_stmt1)
1961             return NULL;
1962
1963           source_stmt2 = find_bswap_or_nop_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1964
1965           if (!source_stmt2)
1966             return NULL;
1967
1968           if (TYPE_PRECISION (n1.type) != TYPE_PRECISION (n2.type))
1969             return NULL;
1970
1971           if (!n1.vuse != !n2.vuse ||
1972           (n1.vuse && !operand_equal_p (n1.vuse, n2.vuse, 0)))
1973             return NULL;
1974
1975           if (gimple_assign_rhs1 (source_stmt1)
1976               != gimple_assign_rhs1 (source_stmt2))
1977             {
1978               int64_t inc;
1979               HOST_WIDE_INT off_sub;
1980               struct symbolic_number *n_ptr;
1981
1982               if (!n1.base_addr || !n2.base_addr
1983                   || !operand_equal_p (n1.base_addr, n2.base_addr, 0))
1984                 return NULL;
1985               if (!n1.offset != !n2.offset ||
1986                   (n1.offset && !operand_equal_p (n1.offset, n2.offset, 0)))
1987                 return NULL;
1988
1989               /* We swap n1 with n2 to have n1 < n2.  */
1990               if (n2.bytepos < n1.bytepos)
1991                 {
1992                   struct symbolic_number tmpn;
1993
1994                   tmpn = n2;
1995                   n2 = n1;
1996                   n1 = tmpn;
1997                   source_stmt1 = source_stmt2;
1998                 }
1999
2000               off_sub = n2.bytepos - n1.bytepos;
2001
2002               /* Check that the range of memory covered can be represented by
2003                  a symbolic number.  */
2004               if (off_sub + n2.range > 64 / BITS_PER_MARKER)
2005                 return NULL;
2006               n->range = n2.range + off_sub;
2007
2008               /* Reinterpret byte marks in symbolic number holding the value of
2009                  bigger weight according to target endianness.  */
2010               inc = BYTES_BIG_ENDIAN ? off_sub + n2.range - n1.range : off_sub;
2011               size = TYPE_PRECISION (n1.type) / BITS_PER_UNIT;
2012               if (BYTES_BIG_ENDIAN)
2013                 n_ptr = &n1;
2014               else
2015                 n_ptr = &n2;
2016               for (i = 0; i < size; i++, inc <<= BITS_PER_MARKER)
2017                 {
2018                   unsigned marker =
2019                     (n_ptr->n >> (i * BITS_PER_MARKER)) & MARKER_MASK;
2020                   if (marker && marker != MARKER_BYTE_UNKNOWN)
2021                     n_ptr->n += inc;
2022                 }
2023             }
2024           else
2025             n->range = n1.range;
2026
2027           if (!n1.alias_set
2028               || alias_ptr_types_compatible_p (n1.alias_set, n2.alias_set))
2029             n->alias_set = n1.alias_set;
2030           else
2031             n->alias_set = ptr_type_node;
2032           n->vuse = n1.vuse;
2033           n->base_addr = n1.base_addr;
2034           n->offset = n1.offset;
2035           n->bytepos = n1.bytepos;
2036           n->type = n1.type;
2037           size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
2038           for (i = 0, mask = MARKER_MASK; i < size;
2039                i++, mask <<= BITS_PER_MARKER)
2040             {
2041               uint64_t masked1, masked2;
2042
2043               masked1 = n1.n & mask;
2044               masked2 = n2.n & mask;
2045               if (masked1 && masked2 && masked1 != masked2)
2046                 return NULL;
2047             }
2048           n->n = n1.n | n2.n;
2049
2050           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
2051             return NULL;
2052
2053           break;
2054         default:
2055           return NULL;
2056         }
2057       return source_stmt1;
2058     }
2059   return NULL;
2060 }
2061
2062 /* Check if STMT completes a bswap implementation or a read in a given
2063    endianness consisting of ORs, SHIFTs and ANDs and sets *BSWAP
2064    accordingly.  It also sets N to represent the kind of operations
2065    performed: size of the resulting expression and whether it works on
2066    a memory source, and if so alias-set and vuse.  At last, the
2067    function returns a stmt whose rhs's first tree is the source
2068    expression.  */
2069
2070 static gimple
2071 find_bswap_or_nop (gimple stmt, struct symbolic_number *n, bool *bswap)
2072 {
2073 /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in order
2074    to have a full byte swap.  The number is shifted to the right
2075    according to the size of the symbolic number before using it.  */
2076   uint64_t cmpxchg = CMPXCHG;
2077   uint64_t cmpnop = CMPNOP;
2078
2079   gimple source_stmt;
2080   int limit;
2081
2082   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
2083      correlates directly to the number n of bytes to be touched.  We
2084      increase that number by log2(n) + 1 here in order to also
2085      cover signed -> unsigned conversions of the src operand as can be seen
2086      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
2087   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
2088   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
2089   source_stmt =  find_bswap_or_nop_1 (stmt, n, limit);
2090
2091   if (!source_stmt)
2092     return NULL;
2093
2094   /* Find real size of result (highest non zero byte).  */
2095   if (n->base_addr)
2096     {
2097       int rsize;
2098       uint64_t tmpn;
2099
2100       for (tmpn = n->n, rsize = 0; tmpn; tmpn >>= BITS_PER_MARKER, rsize++);
2101       n->range = rsize;
2102     }
2103
2104   /* Zero out the extra bits of N and CMP*.  */
2105   if (n->range < (int) sizeof (int64_t))
2106     {
2107       uint64_t mask;
2108
2109       mask = ((uint64_t) 1 << (n->range * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2110       cmpxchg >>= (64 / BITS_PER_MARKER - n->range) * BITS_PER_MARKER;
2111       cmpnop &= mask;
2112     }
2113
2114   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start with
2115      the largest digit in the highest order byte. Unchanged symbolic
2116      number indicates a read with same endianness as target architecture.  */
2117   if (n->n == cmpnop)
2118     *bswap = false;
2119   else if (n->n == cmpxchg)
2120     *bswap = true;
2121   else
2122     return NULL;
2123
2124   /* Useless bit manipulation performed by code.  */
2125   if (!n->base_addr && n->n == cmpnop)
2126     return NULL;
2127
2128   n->range *= BITS_PER_UNIT;
2129   return source_stmt;
2130 }
2131
2132 namespace {
2133
2134 const pass_data pass_data_optimize_bswap =
2135 {
2136   GIMPLE_PASS, /* type */
2137   "bswap", /* name */
2138   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
2139   TV_NONE, /* tv_id */
2140   PROP_ssa, /* properties_required */
2141   0, /* properties_provided */
2142   0, /* properties_destroyed */
2143   0, /* todo_flags_start */
2144   0, /* todo_flags_finish */
2145 };
2146
2147 class pass_optimize_bswap : public gimple_opt_pass
2148 {
2149 public:
2150   pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
2151     : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_bswap, ctxt)
2152   {}
2153
2154   /* opt_pass methods: */
2155   virtual bool gate (function *)
2156     {
2157       return flag_expensive_optimizations && optimize;
2158     }
2159
2160   virtual unsigned int execute (function *);
2161
2162 }; // class pass_optimize_bswap
2163
2164 /* Perform the bswap optimization: replace the statement CUR_STMT at
2165    GSI with a load of type, VUSE and set-alias as described by N if a
2166    memory source is involved (N->base_addr is non null), followed by
2167    the builtin bswap invocation in FNDECL if BSWAP is true.  SRC_STMT
2168    gives where should the replacement be made.  It also gives the
2169    source on which CUR_STMT is operating via its rhs's first tree nad
2170    N->range gives the size of the expression involved for maintaining
2171    some statistics.  */
2172
2173 static bool
2174 bswap_replace (gimple cur_stmt, gimple_stmt_iterator gsi, gimple src_stmt,
2175                tree fndecl, tree bswap_type, tree load_type,
2176                struct symbolic_number *n, bool bswap)
2177 {
2178   tree src, tmp, tgt;
2179   gimple call;
2180
2181   src = gimple_assign_rhs1 (src_stmt);
2182   tgt = gimple_assign_lhs (cur_stmt);
2183
2184   /* Need to load the value from memory first.  */
2185   if (n->base_addr)
2186     {
2187       gimple_stmt_iterator gsi_ins = gsi_for_stmt (src_stmt);
2188       tree addr_expr, addr_tmp, val_expr, val_tmp;
2189       tree load_offset_ptr, aligned_load_type;
2190       gimple addr_stmt, load_stmt;
2191       unsigned align;
2192
2193       align = get_object_alignment (src);
2194       if (bswap
2195           && align < GET_MODE_ALIGNMENT (TYPE_MODE (load_type))
2196           && SLOW_UNALIGNED_ACCESS (TYPE_MODE (load_type), align))
2197         return false;
2198
2199       gsi_move_before (&gsi, &gsi_ins);
2200       gsi = gsi_for_stmt (cur_stmt);
2201
2202       /*  Compute address to load from and cast according to the size
2203           of the load.  */
2204       addr_expr = build_fold_addr_expr (unshare_expr (src));
2205       if (is_gimple_min_invariant (addr_expr))
2206         addr_tmp = addr_expr;
2207       else
2208         {
2209           addr_tmp = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (addr_expr), NULL,
2210                                          "load_src");
2211           addr_stmt = gimple_build_assign (addr_tmp, addr_expr);
2212           gsi_insert_before (&gsi, addr_stmt, GSI_SAME_STMT);
2213         }
2214
2215       /* Perform the load.  */
2216       aligned_load_type = load_type;
2217       if (align < TYPE_ALIGN (load_type))
2218         aligned_load_type = build_aligned_type (load_type, align);
2219       load_offset_ptr = build_int_cst (n->alias_set, 0);
2220       val_expr = fold_build2 (MEM_REF, aligned_load_type, addr_tmp,
2221                               load_offset_ptr);
2222
2223       if (!bswap)
2224         {
2225           if (n->range == 16)
2226             nop_stats.found_16bit++;
2227           else if (n->range == 32)
2228             nop_stats.found_32bit++;
2229           else
2230             {
2231               gcc_assert (n->range == 64);
2232               nop_stats.found_64bit++;
2233             }
2234
2235           /* Convert the result of load if necessary.  */
2236           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), load_type))
2237             {
2238               val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL,
2239                                             "load_dst");
2240               load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
2241               gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
2242               gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
2243               gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (&gsi, NOP_EXPR, val_tmp,
2244                                                 NULL_TREE, NULL_TREE);
2245             }
2246           else
2247             {
2248               gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (&gsi, MEM_REF, val_expr,
2249                                                 NULL_TREE, NULL_TREE);
2250               gimple_set_vuse (cur_stmt, n->vuse);
2251             }
2252           update_stmt (cur_stmt);
2253
2254           if (dump_file)
2255             {
2256               fprintf (dump_file,
2257                        "%d bit load in target endianness found at: ",
2258                        (int)n->range);
2259               print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
2260             }
2261           return true;
2262         }
2263       else
2264         {
2265           val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL, "load_dst");
2266           load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
2267           gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
2268           gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
2269         }
2270       src = val_tmp;
2271     }
2272
2273   if (n->range == 16)
2274     bswap_stats.found_16bit++;
2275   else if (n->range == 32)
2276     bswap_stats.found_32bit++;
2277   else
2278     {
2279       gcc_assert (n->range == 64);
2280       bswap_stats.found_64bit++;
2281     }
2282
2283   tmp = src;
2284
2285   /* Convert the src expression if necessary.  */
2286   if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tmp), bswap_type))
2287     {
2288       gimple convert_stmt;
2289       tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapsrc");
2290       convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, tmp, src, NULL);
2291       gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
2292     }
2293
2294   call = gimple_build_call (fndecl, 1, tmp);
2295
2296   tmp = tgt;
2297
2298   /* Convert the result if necessary.  */
2299   if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), bswap_type))
2300     {
2301       gimple convert_stmt;
2302       tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapdst");
2303       convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, tgt, tmp, NULL);
2304       gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
2305     }
2306
2307   gimple_call_set_lhs (call, tmp);
2308
2309   if (dump_file)
2310     {
2311       fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
2312                (int)n->range);
2313       print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
2314     }
2315
2316   gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
2317   gsi_remove (&gsi, true);
2318   return true;
2319 }
2320
2321 /* Find manual byte swap implementations as well as load in a given
2322    endianness. Byte swaps are turned into a bswap builtin invokation
2323    while endian loads are converted to bswap builtin invokation or
2324    simple load according to the target endianness.  */
2325
2326 unsigned int
2327 pass_optimize_bswap::execute (function *fun)
2328 {
2329   basic_block bb;
2330   bool bswap16_p, bswap32_p, bswap64_p;
2331   bool changed = false;
2332   tree bswap16_type = NULL_TREE, bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
2333
2334   if (BITS_PER_UNIT != 8)
2335     return 0;
2336
2337   bswap16_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP16)
2338                && optab_handler (bswap_optab, HImode) != CODE_FOR_nothing);
2339   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
2340                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
2341   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
2342                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
2343                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
2344
2345   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
2346      assumes that the return and argument type are the same.  */
2347   if (bswap16_p)
2348     {
2349       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP16);
2350       bswap16_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
2351     }
2352
2353   if (bswap32_p)
2354     {
2355       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
2356       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
2357     }
2358
2359   if (bswap64_p)
2360     {
2361       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
2362       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
2363     }
2364
2365   memset (&nop_stats, 0, sizeof (nop_stats));
2366   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
2367
2368   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
2369     {
2370       gimple_stmt_iterator gsi;
2371
2372       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
2373          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
2374          previously inserted smaller bswap replacements as sub-
2375          patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
2376       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
2377         {
2378           gimple src_stmt, cur_stmt = gsi_stmt (gsi);
2379           tree fndecl = NULL_TREE, bswap_type = NULL_TREE, load_type;
2380           struct symbolic_number n;
2381           bool bswap;
2382
2383           if (!is_gimple_assign (cur_stmt)
2384               || gimple_assign_rhs_code (cur_stmt) != BIT_IOR_EXPR)
2385             continue;
2386
2387           src_stmt = find_bswap_or_nop (cur_stmt, &n, &bswap);
2388
2389           if (!src_stmt)
2390             continue;
2391
2392           switch (n.range)
2393             {
2394             case 16:
2395               load_type = uint16_type_node;
2396               if (bswap16_p)
2397                 {
2398                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP16);
2399                   bswap_type = bswap16_type;
2400                 }
2401               break;
2402             case 32:
2403               load_type = uint32_type_node;
2404               if (bswap32_p)
2405                 {
2406                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
2407                   bswap_type = bswap32_type;
2408                 }
2409               break;
2410             case 64:
2411               load_type = uint64_type_node;
2412               if (bswap64_p)
2413                 {
2414                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
2415                   bswap_type = bswap64_type;
2416                 }
2417               break;
2418             default:
2419               continue;
2420             }
2421
2422           if (bswap && !fndecl)
2423             continue;
2424
2425           if (bswap_replace (cur_stmt, gsi, src_stmt, fndecl, bswap_type,
2426                              load_type, &n, bswap))
2427             changed = true;
2428         }
2429     }
2430
2431   statistics_counter_event (fun, "16-bit nop implementations found",
2432                             nop_stats.found_16bit);
2433   statistics_counter_event (fun, "32-bit nop implementations found",
2434                             nop_stats.found_32bit);
2435   statistics_counter_event (fun, "64-bit nop implementations found",
2436                             nop_stats.found_64bit);
2437   statistics_counter_event (fun, "16-bit bswap implementations found",
2438                             bswap_stats.found_16bit);
2439   statistics_counter_event (fun, "32-bit bswap implementations found",
2440                             bswap_stats.found_32bit);
2441   statistics_counter_event (fun, "64-bit bswap implementations found",
2442                             bswap_stats.found_64bit);
2443
2444   return (changed ? TODO_update_ssa : 0);
2445 }
2446
2447 } // anon namespace
2448
2449 gimple_opt_pass *
2450 make_pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
2451 {
2452   return new pass_optimize_bswap (ctxt);
2453 }
2454
2455 /* Return true if stmt is a type conversion operation that can be stripped
2456    when used in a widening multiply operation.  */
2457 static bool
2458 widening_mult_conversion_strippable_p (tree result_type, gimple stmt)
2459 {
2460   enum tree_code rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2461
2462   if (TREE_CODE (result_type) == INTEGER_TYPE)
2463     {
2464       tree op_type;
2465       tree inner_op_type;
2466
2467       if (!CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code))
2468         return false;
2469
2470       op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2471
2472       /* If the type of OP has the same precision as the result, then
2473          we can strip this conversion.  The multiply operation will be
2474          selected to create the correct extension as a by-product.  */
2475       if (TYPE_PRECISION (result_type) == TYPE_PRECISION (op_type))
2476         return true;
2477
2478       /* We can also strip a conversion if it preserves the signed-ness of
2479          the operation and doesn't narrow the range.  */
2480       inner_op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (stmt));
2481
2482       /* If the inner-most type is unsigned, then we can strip any
2483          intermediate widening operation.  If it's signed, then the
2484          intermediate widening operation must also be signed.  */
2485       if ((TYPE_UNSIGNED (inner_op_type)
2486            || TYPE_UNSIGNED (op_type) == TYPE_UNSIGNED (inner_op_type))
2487           && TYPE_PRECISION (op_type) > TYPE_PRECISION (inner_op_type))
2488         return true;
2489
2490       return false;
2491     }
2492
2493   return rhs_code == FIXED_CONVERT_EXPR;
2494 }
2495
2496 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
2497    assuming a target type of TYPE.
2498    There are two cases:
2499
2500      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
2501        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
2502
2503      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
2504        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
2505
2506 static bool
2507 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
2508                         tree *new_rhs_out)
2509 {
2510   gimple stmt;
2511   tree type1, rhs1;
2512
2513   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
2514     {
2515       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
2516       if (is_gimple_assign (stmt))
2517         {
2518           if (! widening_mult_conversion_strippable_p (type, stmt))
2519             rhs1 = rhs;
2520           else
2521             {
2522               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2523
2524               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2525                 {
2526                   *new_rhs_out = rhs1;
2527                   *type_out = NULL;
2528                   return true;
2529                 }
2530             }
2531         }
2532       else
2533         rhs1 = rhs;
2534
2535       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
2536
2537       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
2538           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
2539         return false;
2540
2541       *new_rhs_out = rhs1;
2542       *type_out = type1;
2543       return true;
2544     }
2545
2546   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
2547     {
2548       *new_rhs_out = rhs;
2549       *type_out = NULL;
2550       return true;
2551     }
2552
2553   return false;
2554 }
2555
2556 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
2557    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
2558    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
2559    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
2560    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
2561
2562 static bool
2563 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2564                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2565                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2566 {
2567   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2568
2569   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2570       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2571     return false;
2572
2573   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
2574                                rhs1_out))
2575     return false;
2576
2577   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
2578                                rhs2_out))
2579     return false;
2580
2581   if (*type1_out == NULL)
2582     {
2583       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2584         return false;
2585       *type1_out = *type2_out;
2586     }
2587
2588   if (*type2_out == NULL)
2589     {
2590       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2591         return false;
2592       *type2_out = *type1_out;
2593     }
2594
2595   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
2596   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
2597     {
2598       tree tmp;
2599       tmp = *type1_out;
2600       *type1_out = *type2_out;
2601       *type2_out = tmp;
2602       tmp = *rhs1_out;
2603       *rhs1_out = *rhs2_out;
2604       *rhs2_out = tmp;
2605     }
2606
2607   return true;
2608 }
2609
2610 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2611    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2612    value is true iff we converted the statement.  */
2613
2614 static bool
2615 convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
2616 {
2617   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
2618   enum insn_code handler;
2619   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2620   optab op;
2621   int actual_precision;
2622   location_t loc = gimple_location (stmt);
2623   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2624
2625   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2626   type = TREE_TYPE (lhs);
2627   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2628     return false;
2629
2630   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2631     return false;
2632
2633   to_mode = TYPE_MODE (type);
2634   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2635   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2636   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2637
2638   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
2639     op = umul_widen_optab;
2640   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
2641     op = smul_widen_optab;
2642   else
2643     op = usmul_widen_optab;
2644
2645   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
2646                                                   0, &actual_mode);
2647
2648   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2649     {
2650       if (op != smul_widen_optab)
2651         {
2652           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2653              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2654              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2655           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
2656                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2657               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
2658                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2659             {
2660               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2661               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
2662                 return false;
2663             }
2664
2665           op = smul_widen_optab;
2666           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
2667                                                           from_mode, 0,
2668                                                           &actual_mode);
2669
2670           if (handler == CODE_FOR_nothing)
2671             return false;
2672
2673           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2674         }
2675       else
2676         return false;
2677     }
2678
2679   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2680      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2681   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2682   if (2 * actual_precision > TYPE_PRECISION (type))
2683     return false;
2684   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2685       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2686     rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
2687                                   build_nonstandard_integer_type
2688                                     (actual_precision, from_unsigned1), rhs1);
2689   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2690       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2691     rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
2692                                   build_nonstandard_integer_type
2693                                     (actual_precision, from_unsigned2), rhs2);
2694
2695   /* Handle constants.  */
2696   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2697     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
2698   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
2699     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
2700
2701   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
2702   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
2703   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2704   update_stmt (stmt);
2705   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2706   return true;
2707 }
2708
2709 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2710    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2711    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2712    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2713    is true iff we converted the statement.  */
2714
2715 static bool
2716 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2717                             enum tree_code code)
2718 {
2719   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2720   gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
2721   tree type, type1, type2, optype;
2722   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2723   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2724   optab this_optab;
2725   enum tree_code wmult_code;
2726   enum insn_code handler;
2727   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2728   location_t loc = gimple_location (stmt);
2729   int actual_precision;
2730   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2731
2732   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2733   type = TREE_TYPE (lhs);
2734   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2735       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2736     return false;
2737
2738   if (code == MINUS_EXPR)
2739     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2740   else
2741     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2742
2743   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2744   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2745
2746   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2747     {
2748       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2749       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2750         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2751     }
2752
2753   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2754     {
2755       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2756       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2757         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2758     }
2759
2760   /* Allow for one conversion statement between the multiply
2761      and addition/subtraction statement.  If there are more than
2762      one conversions then we assume they would invalidate this
2763      transformation.  If that's not the case then they should have
2764      been folded before now.  */
2765   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
2766     {
2767       conv1_stmt = rhs1_stmt;
2768       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2769       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2770         {
2771           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2772           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2773             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2774         }
2775       else
2776         return false;
2777     }
2778   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
2779     {
2780       conv2_stmt = rhs2_stmt;
2781       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2782       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2783         {
2784           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2785           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2786             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2787         }
2788       else
2789         return false;
2790     }
2791
2792   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
2793      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
2794
2795      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
2796      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
2797      multiply-and-accumulate instructions.
2798
2799      If the widened-multiplication result has more than one uses, it is
2800      probably wiser not to do the conversion.  */
2801   if (code == PLUS_EXPR
2802       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
2803     {
2804       if (!has_single_use (rhs1)
2805           || !is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2806                                   &type2, &mult_rhs2))
2807         return false;
2808       add_rhs = rhs2;
2809       conv_stmt = conv1_stmt;
2810     }
2811   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2812     {
2813       if (!has_single_use (rhs2)
2814           || !is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2815                                   &type2, &mult_rhs2))
2816         return false;
2817       add_rhs = rhs1;
2818       conv_stmt = conv2_stmt;
2819     }
2820   else
2821     return false;
2822
2823   to_mode = TYPE_MODE (type);
2824   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2825   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2826   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2827   optype = type1;
2828
2829   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
2830   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
2831     {
2832       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
2833         return false;
2834       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2835          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2836          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2837       if ((from_unsigned1
2838            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2839           || (from_unsigned2
2840               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2841         {
2842           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2843           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
2844             return false;
2845         }
2846
2847       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2848       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
2849                                                false);
2850     }
2851
2852   /* If there was a conversion between the multiply and addition
2853      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
2854      The should be a single mode change which does not change the
2855      value.  */
2856   if (conv_stmt)
2857     {
2858       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
2859       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
2860       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
2861       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
2862       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
2863
2864       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
2865         {
2866           /* Conversion is a truncate.  */
2867           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
2868             return false;
2869         }
2870       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
2871         {
2872           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
2873           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
2874               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
2875             return false;
2876         }
2877       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
2878     }
2879
2880   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2881      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2882      this transformation is likely to pessimize code.  */
2883   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
2884   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
2885                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
2886
2887   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2888     return false;
2889
2890   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2891      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2892   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2893   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2894       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2895     mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
2896                                        build_nonstandard_integer_type
2897                                          (actual_precision, from_unsigned1),
2898                                        mult_rhs1);
2899   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2900       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2901     mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
2902                                        build_nonstandard_integer_type
2903                                          (actual_precision, from_unsigned2),
2904                                        mult_rhs2);
2905
2906   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
2907     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, type, add_rhs);
2908
2909   /* Handle constants.  */
2910   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
2911     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
2912   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
2913     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
2914
2915   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
2916                                     add_rhs);
2917   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2918   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2919   return true;
2920 }
2921
2922 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2923    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2924    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2925
2926 static bool
2927 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2928 {
2929   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2930   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2931   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2932   use_operand_p use_p;
2933   imm_use_iterator imm_iter;
2934
2935   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2936       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2937     return false;
2938
2939   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2940   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2941       && (TYPE_PRECISION (type)
2942           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2943     return false;
2944
2945   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2946      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2947   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2948     return false;
2949
2950   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
2951      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
2952      it is DCE job.  */
2953   if (has_zero_uses (mul_result))
2954     return false;
2955
2956   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2957      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2958      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2959      as an addition.  */
2960   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2961     {
2962       enum tree_code use_code;
2963       tree result = mul_result;
2964       bool negate_p = false;
2965
2966       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2967
2968       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2969         continue;
2970
2971       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2972          we would want to support sinking the multiplication in
2973          m = a*b;
2974          if ()
2975            ma = m + c;
2976          else
2977            d = m;
2978          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2979          else block.  */
2980       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2981         return false;
2982
2983       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2984         return false;
2985
2986       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2987
2988       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2989       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2990         {
2991           ssa_op_iter iter;
2992           use_operand_p usep;
2993
2994           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2995
2996           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2997              single transformation.  */
2998           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2999                                &use_p, &neguse_stmt))
3000             return false;
3001
3002           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
3003           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
3004             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
3005               return false;
3006
3007           /* Re-validate.  */
3008           use_stmt = neguse_stmt;
3009           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
3010             return false;
3011           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
3012             return false;
3013
3014           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3015           negate_p = true;
3016         }
3017
3018       switch (use_code)
3019         {
3020         case MINUS_EXPR:
3021           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
3022             negate_p = !negate_p;
3023           break;
3024         case PLUS_EXPR:
3025           break;
3026         default:
3027           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
3028           return false;
3029         }
3030
3031       /* If the subtrahend (gimple_assign_rhs2 (use_stmt)) is computed
3032          by a MULT_EXPR that we'll visit later, we might be able to
3033          get a more profitable match with fnma.
3034          OTOH, if we don't, a negate / fma pair has likely lower latency
3035          that a mult / subtract pair.  */
3036       if (use_code == MINUS_EXPR && !negate_p
3037           && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result
3038           && optab_handler (fms_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing
3039           && optab_handler (fnma_optab, TYPE_MODE (type)) != CODE_FOR_nothing)
3040         {
3041           tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
3042
3043           if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
3044             {
3045               gimple stmt2 = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
3046               if (has_single_use (rhs2)
3047                   && is_gimple_assign (stmt2)
3048                   && gimple_assign_rhs_code (stmt2) == MULT_EXPR)
3049               return false;
3050             }
3051         }
3052
3053       /* We can't handle a * b + a * b.  */
3054       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
3055         return false;
3056
3057       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
3058          that we've recognized is available in the backend, the assumption
3059          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
3060          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
3061          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
3062          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
3063          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
3064          independent and could be run in parallel.  */
3065     }
3066
3067   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
3068     {
3069       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
3070       enum tree_code use_code;
3071       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
3072       bool negate_p = false;
3073
3074       if (is_gimple_debug (use_stmt))
3075         continue;
3076
3077       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3078       if (use_code == NEGATE_EXPR)
3079         {
3080           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
3081           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
3082           gsi_remove (&gsi, true);
3083           release_defs (use_stmt);
3084
3085           use_stmt = neguse_stmt;
3086           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
3087           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3088           negate_p = true;
3089         }
3090
3091       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
3092         {
3093           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
3094           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
3095           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
3096             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
3097                                               build1 (NEGATE_EXPR,
3098                                                       type, addop),
3099                                               true, NULL_TREE, true,
3100                                               GSI_SAME_STMT);
3101         }
3102       else
3103         {
3104           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
3105           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
3106           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
3107             negate_p = !negate_p;
3108         }
3109
3110       if (negate_p)
3111         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
3112                                            build1 (NEGATE_EXPR,
3113                                                    type, mulop1),
3114                                            true, NULL_TREE, true,
3115                                            GSI_SAME_STMT);
3116
3117       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops (FMA_EXPR,
3118                                                gimple_assign_lhs (use_stmt),
3119                                                mulop1, op2,
3120                                                addop);
3121       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
3122       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
3123     }
3124
3125   return true;
3126 }
3127
3128 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
3129    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
3130    where appropriate.  */
3131
3132 namespace {
3133
3134 const pass_data pass_data_optimize_widening_mul =
3135 {
3136   GIMPLE_PASS, /* type */
3137   "widening_mul", /* name */
3138   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
3139   TV_NONE, /* tv_id */
3140   PROP_ssa, /* properties_required */
3141   0, /* properties_provided */
3142   0, /* properties_destroyed */
3143   0, /* todo_flags_start */
3144   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
3145 };
3146
3147 class pass_optimize_widening_mul : public gimple_opt_pass
3148 {
3149 public:
3150   pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
3151     : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_widening_mul, ctxt)
3152   {}
3153
3154   /* opt_pass methods: */
3155   virtual bool gate (function *)
3156     {
3157       return flag_expensive_optimizations && optimize;
3158     }
3159
3160   virtual unsigned int execute (function *);
3161
3162 }; // class pass_optimize_widening_mul
3163
3164 unsigned int
3165 pass_optimize_widening_mul::execute (function *fun)
3166 {
3167   basic_block bb;
3168   bool cfg_changed = false;
3169
3170   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
3171
3172   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
3173     {
3174       gimple_stmt_iterator gsi;
3175
3176       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
3177         {
3178           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
3179           enum tree_code code;
3180
3181           if (is_gimple_assign (stmt))
3182             {
3183               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
3184               switch (code)
3185                 {
3186                 case MULT_EXPR:
3187                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
3188                       && convert_mult_to_fma (stmt,
3189                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
3190                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
3191                     {
3192                       gsi_remove (&gsi, true);
3193                       release_defs (stmt);
3194                       continue;
3195                     }
3196                   break;
3197
3198                 case PLUS_EXPR:
3199                 case MINUS_EXPR:
3200                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
3201                   break;
3202
3203                 default:;
3204                 }
3205             }
3206           else if (is_gimple_call (stmt)
3207                    && gimple_call_lhs (stmt))
3208             {
3209               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
3210               if (fndecl
3211                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
3212                 {
3213                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
3214                     {
3215                       case BUILT_IN_POWF:
3216                       case BUILT_IN_POW:
3217                       case BUILT_IN_POWL:
3218                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
3219                             && REAL_VALUES_EQUAL
3220                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
3221                                   dconst2)
3222                             && convert_mult_to_fma (stmt,
3223                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
3224                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
3225                           {
3226                             unlink_stmt_vdef (stmt);
3227                             if (gsi_remove (&gsi, true)
3228                                 && gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
3229                               cfg_changed = true;
3230                             release_defs (stmt);
3231                             continue;
3232                           }
3233                           break;
3234
3235                       default:;
3236                     }
3237                 }
3238             }
3239           gsi_next (&gsi);
3240         }
3241     }
3242
3243   statistics_counter_event (fun, "widening multiplications inserted",
3244                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
3245   statistics_counter_event (fun, "widening maccs inserted",
3246                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
3247   statistics_counter_event (fun, "fused multiply-adds inserted",
3248                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
3249
3250   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
3251 }
3252
3253 } // anon namespace
3254
3255 gimple_opt_pass *
3256 make_pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
3257 {
3258   return new pass_optimize_widening_mul (ctxt);
3259 }