aarch64 - Set the mode for the unspec in speculation_tracker insn.
[platform/upstream/linaro-gcc.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005-2016 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    by 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 "backend.h"
91 #include "target.h"
92 #include "rtl.h"
93 #include "tree.h"
94 #include "gimple.h"
95 #include "predict.h"
96 #include "alloc-pool.h"
97 #include "tree-pass.h"
98 #include "ssa.h"
99 #include "optabs-tree.h"
100 #include "gimple-pretty-print.h"
101 #include "alias.h"
102 #include "fold-const.h"
103 #include "gimple-fold.h"
104 #include "gimple-iterator.h"
105 #include "gimplify.h"
106 #include "gimplify-me.h"
107 #include "stor-layout.h"
108 #include "tree-cfg.h"
109 #include "tree-dfa.h"
110 #include "tree-ssa.h"
111 #include "builtins.h"
112 #include "params.h"
113 #include "internal-fn.h"
114 #include "case-cfn-macros.h"
115
116 /* This structure represents one basic block that either computes a
117    division, or is a common dominator for basic block that compute a
118    division.  */
119 struct occurrence {
120   /* The basic block represented by this structure.  */
121   basic_block bb;
122
123   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
124      inserted in BB.  */
125   tree recip_def;
126
127   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
128      was inserted in BB.  */
129   gimple *recip_def_stmt;
130
131   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
132      by BB.  */
133   struct occurrence *children;
134
135   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
136      sharing a common dominator.  */
137   struct occurrence *next;
138
139   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
140      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
141      compute_merit.  */
142   int num_divisions;
143
144   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
145      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
146      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
147   bool bb_has_division;
148 };
149
150 static struct
151 {
152   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
153   int rdivs_inserted;
154
155   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
156   int rfuncs_inserted;
157 } reciprocal_stats;
158
159 static struct
160 {
161   /* Number of cexpi calls inserted.  */
162   int inserted;
163 } sincos_stats;
164
165 static struct
166 {
167   /* Number of hand-written 16-bit nop / bswaps found.  */
168   int found_16bit;
169
170   /* Number of hand-written 32-bit nop / bswaps found.  */
171   int found_32bit;
172
173   /* Number of hand-written 64-bit nop / bswaps found.  */
174   int found_64bit;
175 } nop_stats, bswap_stats;
176
177 static struct
178 {
179   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
180   int widen_mults_inserted;
181
182   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
183   int maccs_inserted;
184
185   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
186   int fmas_inserted;
187 } widen_mul_stats;
188
189 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
190    interesting block in the dominator tree.  */
191 static struct occurrence *occ_head;
192
193 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
194 static object_allocator<occurrence> *occ_pool;
195
196
197
198 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
199    whose children list is headed by CHILDREN.  */
200 static struct occurrence *
201 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
202 {
203   struct occurrence *occ;
204
205   bb->aux = occ = occ_pool->allocate ();
206   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
207
208   occ->bb = bb;
209   occ->children = children;
210   return occ;
211 }
212
213
214 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
215    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
216    their common dominator.
217
218    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
219    insert any other block that is a common dominator for BB and one
220    block already in the tree.  */
221
222 static void
223 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
224            struct occurrence **p_head)
225 {
226   struct occurrence *occ, **p_occ;
227
228   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
229     {
230       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
231       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
232       if (dom == bb)
233         {
234           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
235              from its list.  */
236           *p_occ = occ->next;
237           occ->next = new_occ->children;
238           new_occ->children = occ;
239
240           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
241         }
242
243       else if (dom == occ_bb)
244         {
245           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
246           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
247           return;
248         }
249
250       else if (dom != idom)
251         {
252           gcc_assert (!dom->aux);
253
254           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
255              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
256              its list.  */
257           *p_occ = occ->next;
258           new_occ->next = occ;
259           occ->next = NULL;
260
261           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
262              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
263              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
264           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
265         }
266
267       else
268         {
269           /* Nothing special, go on with the next element.  */
270           p_occ = &occ->next;
271         }
272     }
273
274   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
275   new_occ->next = *p_head;
276   *p_head = new_occ;
277 }
278
279 /* Register that we found a division in BB.  */
280
281 static inline void
282 register_division_in (basic_block bb)
283 {
284   struct occurrence *occ;
285
286   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
287   if (!occ)
288     {
289       occ = occ_new (bb, NULL);
290       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), &occ_head);
291     }
292
293   occ->bb_has_division = true;
294   occ->num_divisions++;
295 }
296
297
298 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
299    its children.  */
300
301 static void
302 compute_merit (struct occurrence *occ)
303 {
304   struct occurrence *occ_child;
305   basic_block dom = occ->bb;
306
307   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
308     {
309       basic_block bb;
310       if (occ_child->children)
311         compute_merit (occ_child);
312
313       if (flag_exceptions)
314         bb = single_noncomplex_succ (dom);
315       else
316         bb = dom;
317
318       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
319         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
320     }
321 }
322
323
324 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
325 static inline bool
326 is_division_by (gimple *use_stmt, tree def)
327 {
328   return is_gimple_assign (use_stmt)
329          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
330          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
331          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
332             confused later by replacing all immediate uses x in such
333             a stmt.  */
334          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
335 }
336
337 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
338    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
339    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
340    if it is not possible or profitable to do the optimization.
341
342    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
343    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
344    be used.  */
345
346 static void
347 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
348                     tree def, tree recip_def, int threshold)
349 {
350   tree type;
351   gassign *new_stmt;
352   gimple_stmt_iterator gsi;
353   struct occurrence *occ_child;
354
355   if (!recip_def
356       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
357       && occ->num_divisions >= threshold)
358     {
359       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
360       type = TREE_TYPE (def);
361       recip_def = create_tmp_reg (type, "reciptmp");
362       new_stmt = gimple_build_assign (recip_def, RDIV_EXPR,
363                                       build_one_cst (type), def);
364
365       if (occ->bb_has_division)
366         {
367           /* Case 1: insert before an existing division.  */
368           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
369           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
370             gsi_next (&gsi);
371
372           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
373         }
374       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
375         {
376           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
377              never happen if the definition statement can throw, because in
378              that case the sole successor of the statement's basic block will
379              dominate all the uses as well.  */
380           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
381         }
382       else
383         {
384           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
385           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
386           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
387         }
388
389       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
390
391       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
392     }
393
394   occ->recip_def = recip_def;
395   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
396     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
397 }
398
399
400 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
401    possible.  */
402
403 static inline void
404 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
405 {
406   gimple *use_stmt = USE_STMT (use_p);
407   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
408   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
409
410   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
411       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
412     {
413       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
414       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
415       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
416       fold_stmt_inplace (&gsi);
417       update_stmt (use_stmt);
418     }
419 }
420
421
422 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
423
424 static struct occurrence *
425 free_bb (struct occurrence *occ)
426 {
427   struct occurrence *child, *next;
428
429   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
430   next = occ->next;
431   child = occ->children;
432   occ->bb->aux = NULL;
433   occ_pool->remove (occ);
434
435   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
436   if (!child)
437     return next;
438   else
439     {
440       while (next)
441         next = free_bb (next);
442
443       return child;
444     }
445 }
446
447
448 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
449    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
450    as many statements computing the reciprocal as needed.
451
452    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
453
454 static void
455 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
456 {
457   use_operand_p use_p;
458   imm_use_iterator use_iter;
459   struct occurrence *occ;
460   int count = 0, threshold;
461
462   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
463
464   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
465     {
466       gimple *use_stmt = USE_STMT (use_p);
467       if (is_division_by (use_stmt, def))
468         {
469           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
470           count++;
471         }
472     }
473
474   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
475   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
476   if (count >= threshold)
477     {
478       gimple *use_stmt;
479       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
480         {
481           compute_merit (occ);
482           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
483         }
484
485       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
486         {
487           if (is_division_by (use_stmt, def))
488             {
489               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
490                 replace_reciprocal (use_p);
491             }
492         }
493     }
494
495   for (occ = occ_head; occ; )
496     occ = free_bb (occ);
497
498   occ_head = NULL;
499 }
500
501 /* Return an internal function that implements the reciprocal of CALL,
502    or IFN_LAST if there is no such function that the target supports.  */
503
504 internal_fn
505 internal_fn_reciprocal (gcall *call)
506 {
507   internal_fn ifn;
508
509   switch (gimple_call_combined_fn (call))
510     {
511     CASE_CFN_SQRT:
512       ifn = IFN_RSQRT;
513       break;
514
515     default:
516       return IFN_LAST;
517     }
518
519   tree_pair types = direct_internal_fn_types (ifn, call);
520   if (!direct_internal_fn_supported_p (ifn, types, OPTIMIZE_FOR_SPEED))
521     return IFN_LAST;
522
523   return ifn;
524 }
525
526 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
527    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
528 namespace {
529
530 const pass_data pass_data_cse_reciprocals =
531 {
532   GIMPLE_PASS, /* type */
533   "recip", /* name */
534   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
535   TV_NONE, /* tv_id */
536   PROP_ssa, /* properties_required */
537   0, /* properties_provided */
538   0, /* properties_destroyed */
539   0, /* todo_flags_start */
540   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
541 };
542
543 class pass_cse_reciprocals : public gimple_opt_pass
544 {
545 public:
546   pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
547     : gimple_opt_pass (pass_data_cse_reciprocals, ctxt)
548   {}
549
550   /* opt_pass methods: */
551   virtual bool gate (function *) { return optimize && flag_reciprocal_math; }
552   virtual unsigned int execute (function *);
553
554 }; // class pass_cse_reciprocals
555
556 unsigned int
557 pass_cse_reciprocals::execute (function *fun)
558 {
559   basic_block bb;
560   tree arg;
561
562   occ_pool = new object_allocator<occurrence> ("dominators for recip");
563
564   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
565   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
566   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
567
568   if (flag_checking)
569     FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
570       gcc_assert (!bb->aux);
571
572   for (arg = DECL_ARGUMENTS (fun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
573     if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
574         && is_gimple_reg (arg))
575       {
576         tree name = ssa_default_def (fun, arg);
577         if (name)
578           execute_cse_reciprocals_1 (NULL, name);
579       }
580
581   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
582     {
583       tree def;
584
585       for (gphi_iterator gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi);
586            gsi_next (&gsi))
587         {
588           gphi *phi = gsi.phi ();
589           def = PHI_RESULT (phi);
590           if (! virtual_operand_p (def)
591               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
592             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
593         }
594
595       for (gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);
596            gsi_next (&gsi))
597         {
598           gimple *stmt = gsi_stmt (gsi);
599
600           if (gimple_has_lhs (stmt)
601               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
602               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
603               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
604             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
605         }
606
607       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
608         continue;
609
610       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
611       for (gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);
612            gsi_next (&gsi))
613         {
614           gimple *stmt = gsi_stmt (gsi);
615
616           if (is_gimple_assign (stmt)
617               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
618             {
619               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
620               gimple *stmt1;
621
622               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
623                 continue;
624
625               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
626
627               if (is_gimple_call (stmt1)
628                   && gimple_call_lhs (stmt1))
629                 {
630                   bool fail;
631                   imm_use_iterator ui;
632                   use_operand_p use_p;
633                   tree fndecl = NULL_TREE;
634
635                   gcall *call = as_a <gcall *> (stmt1);
636                   internal_fn ifn = internal_fn_reciprocal (call);
637                   if (ifn == IFN_LAST)
638                     {
639                       fndecl = gimple_call_fndecl (call);
640                       if (!fndecl
641                           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_MD)
642                         continue;
643                       fndecl = targetm.builtin_reciprocal (fndecl);
644                       if (!fndecl)
645                         continue;
646                     }
647
648                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
649                      otherwise replacing the defining statement will do
650                      the wrong thing.  */
651                   fail = false;
652                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
653                     {
654                       gimple *stmt2 = USE_STMT (use_p);
655                       if (is_gimple_debug (stmt2))
656                         continue;
657                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
658                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
659                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
660                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
661                         {
662                           fail = true;
663                           break;
664                         }
665                     }
666                   if (fail)
667                     continue;
668
669                   gimple_replace_ssa_lhs (call, arg1);
670                   if (gimple_call_internal_p (call) != (ifn != IFN_LAST))
671                     {
672                       auto_vec<tree, 4> args;
673                       for (unsigned int i = 0;
674                            i < gimple_call_num_args (call); i++)
675                         args.safe_push (gimple_call_arg (call, i));
676                       gcall *stmt2;
677                       if (ifn == IFN_LAST)
678                         stmt2 = gimple_build_call_vec (fndecl, args);
679                       else
680                         stmt2 = gimple_build_call_internal_vec (ifn, args);
681                       gimple_call_set_lhs (stmt2, arg1);
682                       if (gimple_vdef (call))
683                         {
684                           gimple_set_vdef (stmt2, gimple_vdef (call));
685                           SSA_NAME_DEF_STMT (gimple_vdef (stmt2)) = stmt2;
686                         }
687                       gimple_set_vuse (stmt2, gimple_vuse (call));
688                       gimple_stmt_iterator gsi2 = gsi_for_stmt (call);
689                       gsi_replace (&gsi2, stmt2, true);
690                     }
691                   else
692                     {
693                       if (ifn == IFN_LAST)
694                         gimple_call_set_fndecl (call, fndecl);
695                       else
696                         gimple_call_set_internal_fn (call, ifn);
697                       update_stmt (call);
698                     }
699                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
700
701                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
702                     {
703                       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
704                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
705                       fold_stmt_inplace (&gsi);
706                       update_stmt (stmt);
707                     }
708                 }
709             }
710         }
711     }
712
713   statistics_counter_event (fun, "reciprocal divs inserted",
714                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
715   statistics_counter_event (fun, "reciprocal functions inserted",
716                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
717
718   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
719   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
720   delete occ_pool;
721   return 0;
722 }
723
724 } // anon namespace
725
726 gimple_opt_pass *
727 make_pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
728 {
729   return new pass_cse_reciprocals (ctxt);
730 }
731
732 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
733    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
734    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
735    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
736    statements in the vector.  */
737
738 static bool
739 maybe_record_sincos (vec<gimple *> *stmts,
740                      basic_block *top_bb, gimple *use_stmt)
741 {
742   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
743   if (*top_bb
744       && (*top_bb == use_bb
745           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
746     stmts->safe_push (use_stmt);
747   else if (!*top_bb
748            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
749     {
750       stmts->safe_push (use_stmt);
751       *top_bb = use_bb;
752     }
753   else
754     return false;
755
756   return true;
757 }
758
759 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
760    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
761    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
762    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
763    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
764    result of the cexpi call we insert before the use statement that
765    dominates all other candidates.  */
766
767 static bool
768 execute_cse_sincos_1 (tree name)
769 {
770   gimple_stmt_iterator gsi;
771   imm_use_iterator use_iter;
772   tree fndecl, res, type;
773   gimple *def_stmt, *use_stmt, *stmt;
774   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
775   auto_vec<gimple *> stmts;
776   basic_block top_bb = NULL;
777   int i;
778   bool cfg_changed = false;
779
780   type = TREE_TYPE (name);
781   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
782     {
783       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
784           || !gimple_call_lhs (use_stmt))
785         continue;
786
787       switch (gimple_call_combined_fn (use_stmt))
788         {
789         CASE_CFN_COS:
790           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
791           break;
792
793         CASE_CFN_SIN:
794           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
795           break;
796
797         CASE_CFN_CEXPI:
798           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
799           break;
800
801         default:;
802         }
803     }
804
805   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
806     return false;
807
808   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
809      the name def statement.  */
810   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
811   if (!fndecl)
812     return false;
813   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
814   res = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), stmt, "sincostmp");
815   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
816
817   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
818   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
819       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
820       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
821     {
822       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
823       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
824     }
825   else
826     {
827       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
828       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
829     }
830   sincos_stats.inserted++;
831
832   /* And adjust the recorded old call sites.  */
833   for (i = 0; stmts.iterate (i, &use_stmt); ++i)
834     {
835       tree rhs = NULL;
836
837       switch (gimple_call_combined_fn (use_stmt))
838         {
839         CASE_CFN_COS:
840           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
841           break;
842
843         CASE_CFN_SIN:
844           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
845           break;
846
847         CASE_CFN_CEXPI:
848           rhs = res;
849           break;
850
851         default:;
852           gcc_unreachable ();
853         }
854
855         /* Replace call with a copy.  */
856         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
857
858         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
859         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
860         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
861           cfg_changed = true;
862     }
863
864   return cfg_changed;
865 }
866
867 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
868    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
869    combines the "window method" with look-up tables.  For an
870    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
871    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
872    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
873    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
874    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
875
876 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
877    multiplications to inline before calling the system library's pow
878    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
879    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
880
881 #ifndef POWI_MAX_MULTS
882 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
883 #endif
884
885 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
886    exponents less than this value are simply looked up in the
887    powi_table below.  This threshold is also used to size the
888    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
889 #define POWI_TABLE_SIZE 256
890
891 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
892    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
893    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
894 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
895
896 /* The following table is an efficient representation of an
897    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
898    value, j, in the table states than an optimal evaluation
899    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
900    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
901    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
902
903 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
904   {
905       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
906       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
907       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
908      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
909      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
910      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
911      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
912      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
913      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
914      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
915      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
916      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
917      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
918      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
919      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
920      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
921      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
922      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
923      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
924      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
925      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
926      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
927      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
928      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
929      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
930     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
931     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
932     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
933     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
934     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
935     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
936     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
937   };
938
939
940 /* Return the number of multiplications required to calculate
941    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
942    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
943    which exponents have already been calculated.  */
944
945 static int
946 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
947 {
948   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
949      doesn't require any additional multiplications.  */
950   if (cache[n])
951     return 0;
952
953   cache[n] = true;
954   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
955          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
956 }
957
958 /* Return the number of multiplications required to calculate
959    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
960    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
961
962 static int
963 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
964 {
965   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
966   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
967   unsigned HOST_WIDE_INT val;
968   int result;
969
970   if (n == 0)
971     return 0;
972
973   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
974   val = (n < 0) ? -n : n;
975
976   /* Initialize the exponent cache.  */
977   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
978   cache[1] = true;
979
980   result = 0;
981
982   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
983     {
984       if (val & 1)
985         {
986           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
987           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
988                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
989           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
990         }
991       else
992         {
993           val >>= 1;
994           result++;
995         }
996     }
997
998   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
999 }
1000
1001 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
1002    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
1003    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
1004
1005 static tree
1006 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1007                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache)
1008 {
1009   tree op0, op1, ssa_target;
1010   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
1011   gassign *mult_stmt;
1012
1013   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
1014     return cache[n];
1015
1016   ssa_target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
1017
1018   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
1019     {
1020       cache[n] = ssa_target;
1021       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache);
1022       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache);
1023     }
1024   else if (n & 1)
1025     {
1026       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
1027       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache);
1028       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache);
1029     }
1030   else
1031     {
1032       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache);
1033       op1 = op0;
1034     }
1035
1036   mult_stmt = gimple_build_assign (ssa_target, MULT_EXPR, op0, op1);
1037   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
1038   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
1039
1040   return ssa_target;
1041 }
1042
1043 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
1044    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
1045
1046 static tree
1047 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1048                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1049 {
1050   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0);
1051   gassign *div_stmt;
1052   tree target;
1053
1054   if (n == 0)
1055     return build_real (type, dconst1);
1056
1057   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
1058   cache[1] = arg0;
1059
1060   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache);
1061   if (n >= 0)
1062     return result;
1063
1064   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
1065   target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
1066   div_stmt = gimple_build_assign (target, RDIV_EXPR,
1067                                   build_real (type, dconst1), result);
1068   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1069   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1070
1071   return target;
1072 }
1073
1074 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1075    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1076    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1077    number of multiplications, and return an expession holding the
1078    result.  */
1079
1080 static tree
1081 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1082                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1083 {
1084   /* Avoid largest negative number.  */
1085   if (n != -n
1086       && ((n >= -1 && n <= 2)
1087           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1088               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1089     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1090
1091   return NULL_TREE;
1092 }
1093
1094 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1095    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name.  Insert the
1096    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1097    SSA name.  */
1098
1099 static tree
1100 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1101                        tree fn, tree arg)
1102 {
1103   gcall *call_stmt;
1104   tree ssa_target;
1105
1106   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1107   ssa_target = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg), NULL, "powroot");
1108   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1109   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1110   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1111
1112   return ssa_target;
1113 }
1114
1115 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1116    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1117    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1118    return the fresh SSA name.*/
1119
1120 static tree
1121 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1122                         const char *name, enum tree_code code,
1123                         tree arg0, tree arg1)
1124 {
1125   tree result = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg0), NULL, name);
1126   gassign *stmt = gimple_build_assign (result, code, arg0, arg1);
1127   gimple_set_location (stmt, loc);
1128   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1129   return result;
1130 }
1131
1132 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1133    ARG, assigning the result to a new SSA name of TYPE with NAME.
1134    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1135    the fresh SSA name.  */
1136
1137 static inline tree
1138 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1139                       const char *name, enum tree_code code, tree arg0)
1140 {
1141   tree result = make_temp_ssa_name (type, NULL, name);
1142   gimple *stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1143   gimple_set_location (stmt, loc);
1144   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1145   return result;
1146 }
1147
1148 /* Build a gimple assignment to cast VAL to TYPE.  Insert the statement
1149    prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
1150
1151 static tree
1152 build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1153                        tree type, tree val)
1154 {
1155   tree result = make_ssa_name (type);
1156   gassign *stmt = gimple_build_assign (result, NOP_EXPR, val);
1157   gimple_set_location (stmt, loc);
1158   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1159   return result;
1160 }
1161
1162 struct pow_synth_sqrt_info
1163 {
1164   bool *factors;
1165   unsigned int deepest;
1166   unsigned int num_mults;
1167 };
1168
1169 /* Return true iff the real value C can be represented as a
1170    sum of powers of 0.5 up to N.  That is:
1171    C == SUM<i from 1..N> (a[i]*(0.5**i)) where a[i] is either 0 or 1.
1172    Record in INFO the various parameters of the synthesis algorithm such
1173    as the factors a[i], the maximum 0.5 power and the number of
1174    multiplications that will be required.  */
1175
1176 bool
1177 representable_as_half_series_p (REAL_VALUE_TYPE c, unsigned n,
1178                                  struct pow_synth_sqrt_info *info)
1179 {
1180   REAL_VALUE_TYPE factor = dconsthalf;
1181   REAL_VALUE_TYPE remainder = c;
1182
1183   info->deepest = 0;
1184   info->num_mults = 0;
1185   memset (info->factors, 0, n * sizeof (bool));
1186
1187   for (unsigned i = 0; i < n; i++)
1188     {
1189       REAL_VALUE_TYPE res;
1190
1191       /* If something inexact happened bail out now.  */
1192       if (real_arithmetic (&res, MINUS_EXPR, &remainder, &factor))
1193         return false;
1194
1195       /* We have hit zero.  The number is representable as a sum
1196          of powers of 0.5.  */
1197       if (real_equal (&res, &dconst0))
1198         {
1199           info->factors[i] = true;
1200           info->deepest = i + 1;
1201           return true;
1202         }
1203       else if (!REAL_VALUE_NEGATIVE (res))
1204         {
1205           remainder = res;
1206           info->factors[i] = true;
1207           info->num_mults++;
1208         }
1209       else
1210         info->factors[i] = false;
1211
1212       real_arithmetic (&factor, MULT_EXPR, &factor, &dconsthalf);
1213     }
1214   return false;
1215 }
1216
1217 /* Return the tree corresponding to FN being applied
1218    to ARG N times at GSI and LOC.
1219    Look up previous results from CACHE if need be.
1220    cache[0] should contain just plain ARG i.e. FN applied to ARG 0 times.  */
1221
1222 static tree
1223 get_fn_chain (tree arg, unsigned int n, gimple_stmt_iterator *gsi,
1224               tree fn, location_t loc, tree *cache)
1225 {
1226   tree res = cache[n];
1227   if (!res)
1228     {
1229       tree prev = get_fn_chain (arg, n - 1, gsi, fn, loc, cache);
1230       res = build_and_insert_call (gsi, loc, fn, prev);
1231       cache[n] = res;
1232     }
1233
1234   return res;
1235 }
1236
1237 /* Print to STREAM the repeated application of function FNAME to ARG
1238    N times.  So, for FNAME = "foo", ARG = "x", N = 2 it would print:
1239    "foo (foo (x))".  */
1240
1241 static void
1242 print_nested_fn (FILE* stream, const char *fname, const char* arg,
1243                  unsigned int n)
1244 {
1245   if (n == 0)
1246     fprintf (stream, "%s", arg);
1247   else
1248     {
1249       fprintf (stream, "%s (", fname);
1250       print_nested_fn (stream, fname, arg, n - 1);
1251       fprintf (stream, ")");
1252     }
1253 }
1254
1255 /* Print to STREAM the fractional sequence of sqrt chains
1256    applied to ARG, described by INFO.  Used for the dump file.  */
1257
1258 static void
1259 dump_fractional_sqrt_sequence (FILE *stream, const char *arg,
1260                                 struct pow_synth_sqrt_info *info)
1261 {
1262   for (unsigned int i = 0; i < info->deepest; i++)
1263     {
1264       bool is_set = info->factors[i];
1265       if (is_set)
1266         {
1267           print_nested_fn (stream, "sqrt", arg, i + 1);
1268           if (i != info->deepest - 1)
1269             fprintf (stream, " * ");
1270         }
1271     }
1272 }
1273
1274 /* Print to STREAM a representation of raising ARG to an integer
1275    power N.  Used for the dump file.  */
1276
1277 static void
1278 dump_integer_part (FILE *stream, const char* arg, HOST_WIDE_INT n)
1279 {
1280   if (n > 1)
1281     fprintf (stream, "powi (%s, " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC ")", arg, n);
1282   else if (n == 1)
1283     fprintf (stream, "%s", arg);
1284 }
1285
1286 /* Attempt to synthesize a POW[F] (ARG0, ARG1) call using chains of
1287    square roots.  Place at GSI and LOC.  Limit the maximum depth
1288    of the sqrt chains to MAX_DEPTH.  Return the tree holding the
1289    result of the expanded sequence or NULL_TREE if the expansion failed.
1290
1291    This routine assumes that ARG1 is a real number with a fractional part
1292    (the integer exponent case will have been handled earlier in
1293    gimple_expand_builtin_pow).
1294
1295    For ARG1 > 0.0:
1296    * For ARG1 composed of a whole part WHOLE_PART and a fractional part
1297      FRAC_PART i.e. WHOLE_PART == floor (ARG1) and
1298                     FRAC_PART == ARG1 - WHOLE_PART:
1299      Produce POWI (ARG0, WHOLE_PART) * POW (ARG0, FRAC_PART) where
1300      POW (ARG0, FRAC_PART) is expanded as a product of square root chains
1301      if it can be expressed as such, that is if FRAC_PART satisfies:
1302      FRAC_PART == <SUM from i = 1 until MAX_DEPTH> (a[i] * (0.5**i))
1303      where integer a[i] is either 0 or 1.
1304
1305      Example:
1306      POW (x, 3.625) == POWI (x, 3) * POW (x, 0.625)
1307        --> POWI (x, 3) * SQRT (x) * SQRT (SQRT (SQRT (x)))
1308
1309    For ARG1 < 0.0 there are two approaches:
1310    * (A) Expand to 1.0 / POW (ARG0, -ARG1) where POW (ARG0, -ARG1)
1311          is calculated as above.
1312
1313      Example:
1314      POW (x, -5.625) == 1.0 / POW (x, 5.625)
1315        -->  1.0 / (POWI (x, 5) * SQRT (x) * SQRT (SQRT (SQRT (x))))
1316
1317    * (B) : WHOLE_PART := - ceil (abs (ARG1))
1318            FRAC_PART  := ARG1 - WHOLE_PART
1319      and expand to POW (x, FRAC_PART) / POWI (x, WHOLE_PART).
1320      Example:
1321      POW (x, -5.875) == POW (x, 0.125) / POWI (X, 6)
1322        --> SQRT (SQRT (SQRT (x))) / (POWI (x, 6))
1323
1324    For ARG1 < 0.0 we choose between (A) and (B) depending on
1325    how many multiplications we'd have to do.
1326    So, for the example in (B): POW (x, -5.875), if we were to
1327    follow algorithm (A) we would produce:
1328    1.0 / POWI (X, 5) * SQRT (X) * SQRT (SQRT (X)) * SQRT (SQRT (SQRT (X)))
1329    which contains more multiplications than approach (B).
1330
1331    Hopefully, this approach will eliminate potentially expensive POW library
1332    calls when unsafe floating point math is enabled and allow the compiler to
1333    further optimise the multiplies, square roots and divides produced by this
1334    function.  */
1335
1336 static tree
1337 expand_pow_as_sqrts (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1338                      tree arg0, tree arg1, HOST_WIDE_INT max_depth)
1339 {
1340   tree type = TREE_TYPE (arg0);
1341   machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1342   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1343   bool one_over = true;
1344
1345   if (!sqrtfn)
1346     return NULL_TREE;
1347
1348   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1349     return NULL_TREE;
1350
1351   REAL_VALUE_TYPE exp_init = TREE_REAL_CST (arg1);
1352
1353   gcc_assert (max_depth > 0);
1354   tree *cache = XALLOCAVEC (tree, max_depth + 1);
1355
1356   struct pow_synth_sqrt_info synth_info;
1357   synth_info.factors = XALLOCAVEC (bool, max_depth + 1);
1358   synth_info.deepest = 0;
1359   synth_info.num_mults = 0;
1360
1361   bool neg_exp = REAL_VALUE_NEGATIVE (exp_init);
1362   REAL_VALUE_TYPE exp = real_value_abs (&exp_init);
1363
1364   /* The whole and fractional parts of exp.  */
1365   REAL_VALUE_TYPE whole_part;
1366   REAL_VALUE_TYPE frac_part;
1367
1368   real_floor (&whole_part, mode, &exp);
1369   real_arithmetic (&frac_part, MINUS_EXPR, &exp, &whole_part);
1370
1371
1372   REAL_VALUE_TYPE ceil_whole = dconst0;
1373   REAL_VALUE_TYPE ceil_fract = dconst0;
1374
1375   if (neg_exp)
1376     {
1377       real_ceil (&ceil_whole, mode, &exp);
1378       real_arithmetic (&ceil_fract, MINUS_EXPR, &ceil_whole, &exp);
1379     }
1380
1381   if (!representable_as_half_series_p (frac_part, max_depth, &synth_info))
1382     return NULL_TREE;
1383
1384   /* Check whether it's more profitable to not use 1.0 / ...  */
1385   if (neg_exp)
1386     {
1387       struct pow_synth_sqrt_info alt_synth_info;
1388       alt_synth_info.factors = XALLOCAVEC (bool, max_depth + 1);
1389       alt_synth_info.deepest = 0;
1390       alt_synth_info.num_mults = 0;
1391
1392       if (representable_as_half_series_p (ceil_fract, max_depth,
1393                                            &alt_synth_info)
1394           && alt_synth_info.deepest <= synth_info.deepest
1395           && alt_synth_info.num_mults < synth_info.num_mults)
1396         {
1397           whole_part = ceil_whole;
1398           frac_part = ceil_fract;
1399           synth_info.deepest = alt_synth_info.deepest;
1400           synth_info.num_mults = alt_synth_info.num_mults;
1401           memcpy (synth_info.factors, alt_synth_info.factors,
1402                   (max_depth + 1) * sizeof (bool));
1403           one_over = false;
1404         }
1405     }
1406
1407   HOST_WIDE_INT n = real_to_integer (&whole_part);
1408   REAL_VALUE_TYPE cint;
1409   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1410
1411   if (!real_identical (&whole_part, &cint))
1412     return NULL_TREE;
1413
1414   if (powi_cost (n) + synth_info.num_mults > POWI_MAX_MULTS)
1415     return NULL_TREE;
1416
1417   memset (cache, 0, (max_depth + 1) * sizeof (tree));
1418
1419   tree integer_res = n == 0 ? build_real (type, dconst1) : arg0;
1420
1421   /* Calculate the integer part of the exponent.  */
1422   if (n > 1)
1423     {
1424       integer_res = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1425       if (!integer_res)
1426         return NULL_TREE;
1427     }
1428
1429   if (dump_file)
1430     {
1431       char string[64];
1432
1433       real_to_decimal (string, &exp_init, sizeof (string), 0, 1);
1434       fprintf (dump_file, "synthesizing pow (x, %s) as:\n", string);
1435
1436       if (neg_exp)
1437         {
1438           if (one_over)
1439             {
1440               fprintf (dump_file, "1.0 / (");
1441               dump_integer_part (dump_file, "x", n);
1442               if (n > 0)
1443                 fprintf (dump_file, " * ");
1444               dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
1445               fprintf (dump_file, ")");
1446             }
1447           else
1448             {
1449               dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
1450               fprintf (dump_file, " / (");
1451               dump_integer_part (dump_file, "x", n);
1452               fprintf (dump_file, ")");
1453             }
1454         }
1455       else
1456         {
1457           dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
1458           if (n > 0)
1459             fprintf (dump_file, " * ");
1460           dump_integer_part (dump_file, "x", n);
1461         }
1462
1463       fprintf (dump_file, "\ndeepest sqrt chain: %d\n", synth_info.deepest);
1464     }
1465
1466
1467   tree fract_res = NULL_TREE;
1468   cache[0] = arg0;
1469
1470   /* Calculate the fractional part of the exponent.  */
1471   for (unsigned i = 0; i < synth_info.deepest; i++)
1472     {
1473       if (synth_info.factors[i])
1474         {
1475           tree sqrt_chain = get_fn_chain (arg0, i + 1, gsi, sqrtfn, loc, cache);
1476
1477           if (!fract_res)
1478               fract_res = sqrt_chain;
1479
1480           else
1481             fract_res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1482                                            fract_res, sqrt_chain);
1483         }
1484     }
1485
1486   tree res = NULL_TREE;
1487
1488   if (neg_exp)
1489     {
1490       if (one_over)
1491         {
1492           if (n > 0)
1493             res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1494                                            fract_res, integer_res);
1495           else
1496             res = fract_res;
1497
1498           res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powrootrecip", RDIV_EXPR,
1499                                           build_real (type, dconst1), res);
1500         }
1501       else
1502         {
1503           res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
1504                                          fract_res, integer_res);
1505         }
1506     }
1507   else
1508     res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1509                                    fract_res, integer_res);
1510   return res;
1511 }
1512
1513 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1514    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1515    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1516    expession holding the result.  */
1517
1518 static tree
1519 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1520                            tree arg0, tree arg1)
1521 {
1522   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_3, dconst1_4, dconst1_6;
1523   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1524   HOST_WIDE_INT n;
1525   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1526   machine_mode mode;
1527   bool speed_p = optimize_bb_for_speed_p (gsi_bb (*gsi));
1528   bool hw_sqrt_exists, c_is_int, c2_is_int;
1529
1530   dconst1_4 = dconst1;
1531   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1532
1533   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1534      to be done.  */
1535   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1536     return NULL_TREE;
1537
1538   /* Don't perform the operation if flag_signaling_nans is on
1539      and the operand is a signaling NaN.  */
1540   if (HONOR_SNANS (TYPE_MODE (TREE_TYPE (arg1)))
1541       && ((TREE_CODE (arg0) == REAL_CST
1542            && REAL_VALUE_ISSIGNALING_NAN (TREE_REAL_CST (arg0)))
1543           || REAL_VALUE_ISSIGNALING_NAN (TREE_REAL_CST (arg1))))
1544     return NULL_TREE;
1545
1546   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1547      multiplication sequence when profitable.  */
1548   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1549   n = real_to_integer (&c);
1550   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1551   c_is_int = real_identical (&c, &cint);
1552
1553   if (c_is_int
1554       && ((n >= -1 && n <= 2)
1555           || (flag_unsafe_math_optimizations
1556               && speed_p
1557               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1558     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1559
1560   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1561   type = TREE_TYPE (arg0);
1562   mode = TYPE_MODE (type);
1563   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1564
1565   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1566      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1567      sqrt(-0) = -0.  */
1568   if (sqrtfn
1569       && real_equal (&c, &dconsthalf)
1570       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1571     return build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1572
1573   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1574
1575   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1576      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1577      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1578      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1579      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1580      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1581   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1582   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1583
1584   if (flag_unsafe_math_optimizations
1585       && cbrtfn
1586       && (!HONOR_NANS (mode) || tree_expr_nonnegative_p (arg0))
1587       && real_equal (&c, &dconst1_3))
1588     return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
1589   
1590   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1591      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1592   dconst1_6 = dconst1_3;
1593   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1594
1595   if (flag_unsafe_math_optimizations
1596       && sqrtfn
1597       && cbrtfn
1598       && (!HONOR_NANS (mode) || tree_expr_nonnegative_p (arg0))
1599       && speed_p
1600       && hw_sqrt_exists
1601       && real_equal (&c, &dconst1_6))
1602     {
1603       /* sqrt(x)  */
1604       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
1605
1606       /* cbrt(sqrt(x))  */
1607       return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, sqrt_arg0);
1608     }
1609
1610
1611   /* Attempt to expand the POW as a product of square root chains.
1612      Expand the 0.25 case even when otpimising for size.  */
1613   if (flag_unsafe_math_optimizations
1614       && sqrtfn
1615       && hw_sqrt_exists
1616       && (speed_p || real_equal (&c, &dconst1_4))
1617       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1618     {
1619       unsigned int max_depth = speed_p
1620                                 ? PARAM_VALUE (PARAM_MAX_POW_SQRT_DEPTH)
1621                                 : 2;
1622
1623       tree expand_with_sqrts
1624         = expand_pow_as_sqrts (gsi, loc, arg0, arg1, max_depth);
1625
1626       if (expand_with_sqrts)
1627         return expand_with_sqrts;
1628     }
1629
1630   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1631   n = real_to_integer (&c2);
1632   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1633   c2_is_int = real_identical (&c2, &cint);
1634
1635   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1636
1637      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1638      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1639
1640      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1641      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1642      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1643      math and positive x or finite math.  */
1644   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, SIGNED);
1645   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1646   real_round (&c2, mode, &c2);
1647   n = real_to_integer (&c2);
1648   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
1649   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1650   real_convert (&c2, mode, &c2);
1651
1652   if (flag_unsafe_math_optimizations
1653       && cbrtfn
1654       && (!HONOR_NANS (mode) || tree_expr_nonnegative_p (arg0))
1655       && real_identical (&c2, &c)
1656       && !c2_is_int
1657       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1658       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1659     {
1660       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1661
1662       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1663          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1664          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1665       if (absu_hwi (n) >= 3)
1666         {
1667           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1668                                                      abs_hwi (n / 3));
1669           if (!powi_x_ndiv3)
1670             return NULL_TREE;
1671         }
1672
1673       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1674          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1675          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1676       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
1677
1678       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1679         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1680       else
1681         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1682                                               cbrt_x, cbrt_x);
1683
1684       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1685       if (absu_hwi (n) < 3)
1686         result = powi_cbrt_x;
1687       else
1688         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
1689                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1690
1691       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1692       if (n < 0)
1693         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
1694                                          build_real (type, dconst1), result);
1695
1696       return result;
1697     }
1698
1699   /* No optimizations succeeded.  */
1700   return NULL_TREE;
1701 }
1702
1703 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1704    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1705    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1706    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1707
1708 static tree
1709 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1710 {
1711   tree real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1712   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1713   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1714   machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1715
1716   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1717       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1718       || !sqrtfn
1719       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1720     return NULL_TREE;
1721
1722   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
1723                                     REALPART_EXPR, arg);
1724   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
1725                                     real_part, real_part);
1726   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
1727                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1728   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
1729                                     imag_part, imag_part);
1730   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1731   result = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sum);
1732
1733   return result;
1734 }
1735
1736 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1737    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1738    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1739
1740 namespace {
1741
1742 const pass_data pass_data_cse_sincos =
1743 {
1744   GIMPLE_PASS, /* type */
1745   "sincos", /* name */
1746   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
1747   TV_NONE, /* tv_id */
1748   PROP_ssa, /* properties_required */
1749   PROP_gimple_opt_math, /* properties_provided */
1750   0, /* properties_destroyed */
1751   0, /* todo_flags_start */
1752   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
1753 };
1754
1755 class pass_cse_sincos : public gimple_opt_pass
1756 {
1757 public:
1758   pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
1759     : gimple_opt_pass (pass_data_cse_sincos, ctxt)
1760   {}
1761
1762   /* opt_pass methods: */
1763   virtual bool gate (function *)
1764     {
1765       /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1766          piggybacks on this pass.  */
1767       return optimize;
1768     }
1769
1770   virtual unsigned int execute (function *);
1771
1772 }; // class pass_cse_sincos
1773
1774 unsigned int
1775 pass_cse_sincos::execute (function *fun)
1776 {
1777   basic_block bb;
1778   bool cfg_changed = false;
1779
1780   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1781   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1782
1783   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
1784     {
1785       gimple_stmt_iterator gsi;
1786       bool cleanup_eh = false;
1787
1788       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1789         {
1790           gimple *stmt = gsi_stmt (gsi);
1791
1792           /* Only the last stmt in a bb could throw, no need to call
1793              gimple_purge_dead_eh_edges if we change something in the middle
1794              of a basic block.  */
1795           cleanup_eh = false;
1796
1797           if (is_gimple_call (stmt)
1798               && gimple_call_lhs (stmt))
1799             {
1800               tree arg, arg0, arg1, result;
1801               HOST_WIDE_INT n;
1802               location_t loc;
1803
1804               switch (gimple_call_combined_fn (stmt))
1805                 {
1806                 CASE_CFN_COS:
1807                 CASE_CFN_SIN:
1808                 CASE_CFN_CEXPI:
1809                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1810                   if (!targetm.libc_has_function (function_c99_math_complex)
1811                       && !targetm.libc_has_function (function_sincos))
1812                     break;
1813
1814                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1815                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1816                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1817                   break;
1818
1819                 CASE_CFN_POW:
1820                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1821                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1822
1823                   loc = gimple_location (stmt);
1824                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1825
1826                   if (result)
1827                     {
1828                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1829                       gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1830                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1831                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1832                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1833                       cleanup_eh = true;
1834                       if (gimple_vdef (stmt))
1835                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1836                     }
1837                   break;
1838
1839                 CASE_CFN_POWI:
1840                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1841                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1842                   loc = gimple_location (stmt);
1843
1844                   if (real_minus_onep (arg0))
1845                     {
1846                       tree t0, t1, cond, one, minus_one;
1847                       gassign *stmt;
1848
1849                       t0 = TREE_TYPE (arg0);
1850                       t1 = TREE_TYPE (arg1);
1851                       one = build_real (t0, dconst1);
1852                       minus_one = build_real (t0, dconstm1);
1853
1854                       cond = make_temp_ssa_name (t1, NULL, "powi_cond");
1855                       stmt = gimple_build_assign (cond, BIT_AND_EXPR,
1856                                                   arg1, build_int_cst (t1, 1));
1857                       gimple_set_location (stmt, loc);
1858                       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1859
1860                       result = make_temp_ssa_name (t0, NULL, "powi");
1861                       stmt = gimple_build_assign (result, COND_EXPR, cond,
1862                                                   minus_one, one);
1863                       gimple_set_location (stmt, loc);
1864                       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1865                     }
1866                   else
1867                     {
1868                       if (!tree_fits_shwi_p (arg1))
1869                         break;
1870
1871                       n = tree_to_shwi (arg1);
1872                       result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1873                     }
1874
1875                   if (result)
1876                     {
1877                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1878                       gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1879                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1880                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1881                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1882                       cleanup_eh = true;
1883                       if (gimple_vdef (stmt))
1884                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1885                     }
1886                   break;
1887
1888                 CASE_CFN_CABS:
1889                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1890                   loc = gimple_location (stmt);
1891                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1892
1893                   if (result)
1894                     {
1895                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1896                       gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1897                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1898                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1899                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1900                       cleanup_eh = true;
1901                       if (gimple_vdef (stmt))
1902                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1903                     }
1904                   break;
1905
1906                 default:;
1907                 }
1908             }
1909         }
1910       if (cleanup_eh)
1911         cfg_changed |= gimple_purge_dead_eh_edges (bb);
1912     }
1913
1914   statistics_counter_event (fun, "sincos statements inserted",
1915                             sincos_stats.inserted);
1916
1917   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1918 }
1919
1920 } // anon namespace
1921
1922 gimple_opt_pass *
1923 make_pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
1924 {
1925   return new pass_cse_sincos (ctxt);
1926 }
1927
1928 /* A symbolic number structure is used to detect byte permutation and selection
1929    patterns of a source.  To achieve that, its field N contains an artificial
1930    number consisting of BITS_PER_MARKER sized markers tracking where does each
1931    byte come from in the source:
1932
1933    0       - target byte has the value 0
1934    FF      - target byte has an unknown value (eg. due to sign extension)
1935    1..size - marker value is the byte index in the source (0 for lsb).
1936
1937    To detect permutations on memory sources (arrays and structures), a symbolic
1938    number is also associated:
1939    - a base address BASE_ADDR and an OFFSET giving the address of the source;
1940    - a range which gives the difference between the highest and lowest accessed
1941      memory location to make such a symbolic number;
1942    - the address SRC of the source element of lowest address as a convenience
1943      to easily get BASE_ADDR + offset + lowest bytepos.
1944
1945    Note 1: the range is different from size as size reflects the size of the
1946    type of the current expression.  For instance, for an array char a[],
1947    (short) a[0] | (short) a[3] would have a size of 2 but a range of 4 while
1948    (short) a[0] | ((short) a[0] << 1) would still have a size of 2 but this
1949    time a range of 1.
1950
1951    Note 2: for non-memory sources, range holds the same value as size.
1952
1953    Note 3: SRC points to the SSA_NAME in case of non-memory source.  */
1954
1955 struct symbolic_number {
1956   uint64_t n;
1957   tree type;
1958   tree base_addr;
1959   tree offset;
1960   HOST_WIDE_INT bytepos;
1961   tree src;
1962   tree alias_set;
1963   tree vuse;
1964   unsigned HOST_WIDE_INT range;
1965 };
1966
1967 #define BITS_PER_MARKER 8
1968 #define MARKER_MASK ((1 << BITS_PER_MARKER) - 1)
1969 #define MARKER_BYTE_UNKNOWN MARKER_MASK
1970 #define HEAD_MARKER(n, size) \
1971   ((n) & ((uint64_t) MARKER_MASK << (((size) - 1) * BITS_PER_MARKER)))
1972
1973 /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
1974    order to have a nop.  The number is masked according to the size of
1975    the symbolic number before using it.  */
1976 #define CMPNOP (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
1977   (uint64_t)0x08070605 << 32 | 0x04030201)
1978
1979 /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
1980    order to have a byte swap.  The number is masked according to the
1981    size of the symbolic number before using it.  */
1982 #define CMPXCHG (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
1983   (uint64_t)0x01020304 << 32 | 0x05060708)
1984
1985 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1986    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1987    on a symbolic number.  */
1988
1989 static inline bool
1990 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1991                  struct symbolic_number *n,
1992                  int count)
1993 {
1994   int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
1995   unsigned head_marker;
1996
1997   if (count % BITS_PER_UNIT != 0)
1998     return false;
1999   count = (count / BITS_PER_UNIT) * BITS_PER_MARKER;
2000
2001   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
2002      into the significant bits.  */
2003   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
2004     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2005
2006   switch (code)
2007     {
2008     case LSHIFT_EXPR:
2009       n->n <<= count;
2010       break;
2011     case RSHIFT_EXPR:
2012       head_marker = HEAD_MARKER (n->n, size);
2013       n->n >>= count;
2014       /* Arithmetic shift of signed type: result is dependent on the value.  */
2015       if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && head_marker)
2016         for (i = 0; i < count / BITS_PER_MARKER; i++)
2017           n->n |= (uint64_t) MARKER_BYTE_UNKNOWN
2018                   << ((size - 1 - i) * BITS_PER_MARKER);
2019       break;
2020     case LROTATE_EXPR:
2021       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
2022       break;
2023     case RROTATE_EXPR:
2024       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
2025       break;
2026     default:
2027       return false;
2028     }
2029   /* Zero unused bits for size.  */
2030   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
2031     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2032   return true;
2033 }
2034
2035 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
2036    statement STMT.  */
2037
2038 static inline bool
2039 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple *stmt)
2040 {
2041   tree lhs_type;
2042
2043   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
2044
2045   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
2046     return false;
2047
2048   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != TYPE_PRECISION (n->type))
2049     return false;
2050
2051   return true;
2052 }
2053
2054 /* Initialize the symbolic number N for the bswap pass from the base element
2055    SRC manipulated by the bitwise OR expression.  */
2056
2057 static bool
2058 init_symbolic_number (struct symbolic_number *n, tree src)
2059 {
2060   int size;
2061
2062   n->base_addr = n->offset = n->alias_set = n->vuse = NULL_TREE;
2063   n->src = src;
2064
2065   /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a value between 1 and
2066      the byte size of rhs1.  The highest order byte is set to n->size and the
2067      lowest order byte to 1.  */
2068   n->type = TREE_TYPE (src);
2069   size = TYPE_PRECISION (n->type);
2070   if (size % BITS_PER_UNIT != 0)
2071     return false;
2072   size /= BITS_PER_UNIT;
2073   if (size > 64 / BITS_PER_MARKER)
2074     return false;
2075   n->range = size;
2076   n->n = CMPNOP;
2077
2078   if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
2079     n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2080
2081   return true;
2082 }
2083
2084 /* Check if STMT might be a byte swap or a nop from a memory source and returns
2085    the answer. If so, REF is that memory source and the base of the memory area
2086    accessed and the offset of the access from that base are recorded in N.  */
2087
2088 bool
2089 find_bswap_or_nop_load (gimple *stmt, tree ref, struct symbolic_number *n)
2090 {
2091   /* Leaf node is an array or component ref. Memorize its base and
2092      offset from base to compare to other such leaf node.  */
2093   HOST_WIDE_INT bitsize, bitpos;
2094   machine_mode mode;
2095   int unsignedp, reversep, volatilep;
2096   tree offset, base_addr;
2097
2098   /* Not prepared to handle PDP endian.  */
2099   if (BYTES_BIG_ENDIAN != WORDS_BIG_ENDIAN)
2100     return false;
2101
2102   if (!gimple_assign_load_p (stmt) || gimple_has_volatile_ops (stmt))
2103     return false;
2104
2105   base_addr = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &offset, &mode,
2106                                    &unsignedp, &reversep, &volatilep, false);
2107
2108   if (TREE_CODE (base_addr) == MEM_REF)
2109     {
2110       offset_int bit_offset = 0;
2111       tree off = TREE_OPERAND (base_addr, 1);
2112
2113       if (!integer_zerop (off))
2114         {
2115           offset_int boff, coff = mem_ref_offset (base_addr);
2116           boff = wi::lshift (coff, LOG2_BITS_PER_UNIT);
2117           bit_offset += boff;
2118         }
2119
2120       base_addr = TREE_OPERAND (base_addr, 0);
2121
2122       /* Avoid returning a negative bitpos as this may wreak havoc later.  */
2123       if (wi::neg_p (bit_offset))
2124         {
2125           offset_int mask = wi::mask <offset_int> (LOG2_BITS_PER_UNIT, false);
2126           offset_int tem = bit_offset.and_not (mask);
2127           /* TEM is the bitpos rounded to BITS_PER_UNIT towards -Inf.
2128              Subtract it to BIT_OFFSET and add it (scaled) to OFFSET.  */
2129           bit_offset -= tem;
2130           tem = wi::arshift (tem, LOG2_BITS_PER_UNIT);
2131           if (offset)
2132             offset = size_binop (PLUS_EXPR, offset,
2133                                     wide_int_to_tree (sizetype, tem));
2134           else
2135             offset = wide_int_to_tree (sizetype, tem);
2136         }
2137
2138       bitpos += bit_offset.to_shwi ();
2139     }
2140
2141   if (bitpos % BITS_PER_UNIT)
2142     return false;
2143   if (bitsize % BITS_PER_UNIT)
2144     return false;
2145   if (reversep)
2146     return false;
2147
2148   if (!init_symbolic_number (n, ref))
2149     return false;
2150   n->base_addr = base_addr;
2151   n->offset = offset;
2152   n->bytepos = bitpos / BITS_PER_UNIT;
2153   n->alias_set = reference_alias_ptr_type (ref);
2154   n->vuse = gimple_vuse (stmt);
2155   return true;
2156 }
2157
2158 /* Compute the symbolic number N representing the result of a bitwise OR on 2
2159    symbolic number N1 and N2 whose source statements are respectively
2160    SOURCE_STMT1 and SOURCE_STMT2.  */
2161
2162 static gimple *
2163 perform_symbolic_merge (gimple *source_stmt1, struct symbolic_number *n1,
2164                         gimple *source_stmt2, struct symbolic_number *n2,
2165                         struct symbolic_number *n)
2166 {
2167   int i, size;
2168   uint64_t mask;
2169   gimple *source_stmt;
2170   struct symbolic_number *n_start;
2171
2172   /* Sources are different, cancel bswap if they are not memory location with
2173      the same base (array, structure, ...).  */
2174   if (gimple_assign_rhs1 (source_stmt1) != gimple_assign_rhs1 (source_stmt2))
2175     {
2176       uint64_t inc;
2177       HOST_WIDE_INT start_sub, end_sub, end1, end2, end;
2178       struct symbolic_number *toinc_n_ptr, *n_end;
2179       basic_block bb1, bb2;
2180
2181       if (!n1->base_addr || !n2->base_addr
2182           || !operand_equal_p (n1->base_addr, n2->base_addr, 0))
2183         return NULL;
2184
2185       if (!n1->offset != !n2->offset
2186           || (n1->offset && !operand_equal_p (n1->offset, n2->offset, 0)))
2187         return NULL;
2188
2189       if (n1->bytepos < n2->bytepos)
2190         {
2191           n_start = n1;
2192           start_sub = n2->bytepos - n1->bytepos;
2193         }
2194       else
2195         {
2196           n_start = n2;
2197           start_sub = n1->bytepos - n2->bytepos;
2198         }
2199
2200       bb1 = gimple_bb (source_stmt1);
2201       bb2 = gimple_bb (source_stmt2);
2202       if (dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, bb1, bb2))
2203         source_stmt = source_stmt1;
2204       else
2205         source_stmt = source_stmt2;
2206
2207       /* Find the highest address at which a load is performed and
2208          compute related info.  */
2209       end1 = n1->bytepos + (n1->range - 1);
2210       end2 = n2->bytepos + (n2->range - 1);
2211       if (end1 < end2)
2212         {
2213           end = end2;
2214           end_sub = end2 - end1;
2215         }
2216       else
2217         {
2218           end = end1;
2219           end_sub = end1 - end2;
2220         }
2221       n_end = (end2 > end1) ? n2 : n1;
2222
2223       /* Find symbolic number whose lsb is the most significant.  */
2224       if (BYTES_BIG_ENDIAN)
2225         toinc_n_ptr = (n_end == n1) ? n2 : n1;
2226       else
2227         toinc_n_ptr = (n_start == n1) ? n2 : n1;
2228
2229       n->range = end - n_start->bytepos + 1;
2230
2231       /* Check that the range of memory covered can be represented by
2232          a symbolic number.  */
2233       if (n->range > 64 / BITS_PER_MARKER)
2234         return NULL;
2235
2236       /* Reinterpret byte marks in symbolic number holding the value of
2237          bigger weight according to target endianness.  */
2238       inc = BYTES_BIG_ENDIAN ? end_sub : start_sub;
2239       size = TYPE_PRECISION (n1->type) / BITS_PER_UNIT;
2240       for (i = 0; i < size; i++, inc <<= BITS_PER_MARKER)
2241         {
2242           unsigned marker
2243             = (toinc_n_ptr->n >> (i * BITS_PER_MARKER)) & MARKER_MASK;
2244           if (marker && marker != MARKER_BYTE_UNKNOWN)
2245             toinc_n_ptr->n += inc;
2246         }
2247     }
2248   else
2249     {
2250       n->range = n1->range;
2251       n_start = n1;
2252       source_stmt = source_stmt1;
2253     }
2254
2255   if (!n1->alias_set
2256       || alias_ptr_types_compatible_p (n1->alias_set, n2->alias_set))
2257     n->alias_set = n1->alias_set;
2258   else
2259     n->alias_set = ptr_type_node;
2260   n->vuse = n_start->vuse;
2261   n->base_addr = n_start->base_addr;
2262   n->offset = n_start->offset;
2263   n->src = n_start->src;
2264   n->bytepos = n_start->bytepos;
2265   n->type = n_start->type;
2266   size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
2267
2268   for (i = 0, mask = MARKER_MASK; i < size; i++, mask <<= BITS_PER_MARKER)
2269     {
2270       uint64_t masked1, masked2;
2271
2272       masked1 = n1->n & mask;
2273       masked2 = n2->n & mask;
2274       if (masked1 && masked2 && masked1 != masked2)
2275         return NULL;
2276     }
2277   n->n = n1->n | n2->n;
2278
2279   return source_stmt;
2280 }
2281
2282 /* find_bswap_or_nop_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
2283    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the operation
2284    could successfully be executed the function returns a gimple stmt whose
2285    rhs's first tree is the expression of the source operand and NULL
2286    otherwise.  */
2287
2288 static gimple *
2289 find_bswap_or_nop_1 (gimple *stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
2290 {
2291   enum tree_code code;
2292   tree rhs1, rhs2 = NULL;
2293   gimple *rhs1_stmt, *rhs2_stmt, *source_stmt1;
2294   enum gimple_rhs_class rhs_class;
2295
2296   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
2297     return NULL;
2298
2299   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2300
2301   if (find_bswap_or_nop_load (stmt, rhs1, n))
2302     return stmt;
2303
2304   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
2305     return NULL;
2306
2307   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2308   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
2309   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2310
2311   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
2312     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2313
2314   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
2315      operand.  */
2316
2317   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
2318       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
2319           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
2320     {
2321       if (code != BIT_AND_EXPR
2322           && code != LSHIFT_EXPR
2323           && code != RSHIFT_EXPR
2324           && code != LROTATE_EXPR
2325           && code != RROTATE_EXPR
2326           && !CONVERT_EXPR_CODE_P (code))
2327         return NULL;
2328
2329       source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
2330
2331       /* If find_bswap_or_nop_1 returned NULL, STMT is a leaf node and
2332          we have to initialize the symbolic number.  */
2333       if (!source_stmt1)
2334         {
2335           if (gimple_assign_load_p (stmt)
2336               || !init_symbolic_number (n, rhs1))
2337             return NULL;
2338           source_stmt1 = stmt;
2339         }
2340
2341       switch (code)
2342         {
2343         case BIT_AND_EXPR:
2344           {
2345             int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
2346             uint64_t val = int_cst_value (rhs2), mask = 0;
2347             uint64_t tmp = (1 << BITS_PER_UNIT) - 1;
2348
2349             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
2350             for (i = 0; i < size; i++, tmp <<= BITS_PER_UNIT)
2351               if ((val & tmp) != 0 && (val & tmp) != tmp)
2352                 return NULL;
2353               else if (val & tmp)
2354                 mask |= (uint64_t) MARKER_MASK << (i * BITS_PER_MARKER);
2355
2356             n->n &= mask;
2357           }
2358           break;
2359         case LSHIFT_EXPR:
2360         case RSHIFT_EXPR:
2361         case LROTATE_EXPR:
2362         case RROTATE_EXPR:
2363           if (!do_shift_rotate (code, n, (int) TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
2364             return NULL;
2365           break;
2366         CASE_CONVERT:
2367           {
2368             int i, type_size, old_type_size;
2369             tree type;
2370
2371             type = gimple_expr_type (stmt);
2372             type_size = TYPE_PRECISION (type);
2373             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
2374               return NULL;
2375             type_size /= BITS_PER_UNIT;
2376             if (type_size > 64 / BITS_PER_MARKER)
2377               return NULL;
2378
2379             /* Sign extension: result is dependent on the value.  */
2380             old_type_size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
2381             if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && type_size > old_type_size
2382                 && HEAD_MARKER (n->n, old_type_size))
2383               for (i = 0; i < type_size - old_type_size; i++)
2384                 n->n |= (uint64_t) MARKER_BYTE_UNKNOWN
2385                         << ((type_size - 1 - i) * BITS_PER_MARKER);
2386
2387             if (type_size < 64 / BITS_PER_MARKER)
2388               {
2389                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
2390                    belonging to the target type.  */
2391                 n->n &= ((uint64_t) 1 << (type_size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2392               }
2393             n->type = type;
2394             if (!n->base_addr)
2395               n->range = type_size;
2396           }
2397           break;
2398         default:
2399           return NULL;
2400         };
2401       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_stmt1 : NULL;
2402     }
2403
2404   /* Handle binary rhs.  */
2405
2406   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
2407     {
2408       struct symbolic_number n1, n2;
2409       gimple *source_stmt, *source_stmt2;
2410
2411       if (code != BIT_IOR_EXPR)
2412         return NULL;
2413
2414       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
2415         return NULL;
2416
2417       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2418
2419       switch (code)
2420         {
2421         case BIT_IOR_EXPR:
2422           source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
2423
2424           if (!source_stmt1)
2425             return NULL;
2426
2427           source_stmt2 = find_bswap_or_nop_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
2428
2429           if (!source_stmt2)
2430             return NULL;
2431
2432           if (TYPE_PRECISION (n1.type) != TYPE_PRECISION (n2.type))
2433             return NULL;
2434
2435           if (!n1.vuse != !n2.vuse
2436               || (n1.vuse && !operand_equal_p (n1.vuse, n2.vuse, 0)))
2437             return NULL;
2438
2439           source_stmt
2440             = perform_symbolic_merge (source_stmt1, &n1, source_stmt2, &n2, n);
2441
2442           if (!source_stmt)
2443             return NULL;
2444
2445           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
2446             return NULL;
2447
2448           break;
2449         default:
2450           return NULL;
2451         }
2452       return source_stmt;
2453     }
2454   return NULL;
2455 }
2456
2457 /* Check if STMT completes a bswap implementation or a read in a given
2458    endianness consisting of ORs, SHIFTs and ANDs and sets *BSWAP
2459    accordingly.  It also sets N to represent the kind of operations
2460    performed: size of the resulting expression and whether it works on
2461    a memory source, and if so alias-set and vuse.  At last, the
2462    function returns a stmt whose rhs's first tree is the source
2463    expression.  */
2464
2465 static gimple *
2466 find_bswap_or_nop (gimple *stmt, struct symbolic_number *n, bool *bswap)
2467 {
2468   /* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in order
2469      to have a full byte swap.  The number is shifted to the right
2470      according to the size of the symbolic number before using it.  */
2471   uint64_t cmpxchg = CMPXCHG;
2472   uint64_t cmpnop = CMPNOP;
2473
2474   gimple *ins_stmt;
2475   int limit;
2476
2477   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
2478      correlates directly to the number n of bytes to be touched.  We
2479      increase that number by log2(n) + 1 here in order to also
2480      cover signed -> unsigned conversions of the src operand as can be seen
2481      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
2482   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
2483   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
2484   ins_stmt = find_bswap_or_nop_1 (stmt, n, limit);
2485
2486   if (!ins_stmt)
2487     return NULL;
2488
2489   /* Find real size of result (highest non-zero byte).  */
2490   if (n->base_addr)
2491     {
2492       unsigned HOST_WIDE_INT rsize;
2493       uint64_t tmpn;
2494
2495       for (tmpn = n->n, rsize = 0; tmpn; tmpn >>= BITS_PER_MARKER, rsize++);
2496       if (BYTES_BIG_ENDIAN && n->range != rsize)
2497         /* This implies an offset, which is currently not handled by
2498            bswap_replace.  */
2499         return NULL;
2500       n->range = rsize;
2501     }
2502
2503   /* Zero out the extra bits of N and CMP*.  */
2504   if (n->range < (int) sizeof (int64_t))
2505     {
2506       uint64_t mask;
2507
2508       mask = ((uint64_t) 1 << (n->range * BITS_PER_MARKER)) - 1;
2509       cmpxchg >>= (64 / BITS_PER_MARKER - n->range) * BITS_PER_MARKER;
2510       cmpnop &= mask;
2511     }
2512
2513   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start with
2514      the largest digit in the highest order byte. Unchanged symbolic
2515      number indicates a read with same endianness as target architecture.  */
2516   if (n->n == cmpnop)
2517     *bswap = false;
2518   else if (n->n == cmpxchg)
2519     *bswap = true;
2520   else
2521     return NULL;
2522
2523   /* Useless bit manipulation performed by code.  */
2524   if (!n->base_addr && n->n == cmpnop)
2525     return NULL;
2526
2527   n->range *= BITS_PER_UNIT;
2528   return ins_stmt;
2529 }
2530
2531 namespace {
2532
2533 const pass_data pass_data_optimize_bswap =
2534 {
2535   GIMPLE_PASS, /* type */
2536   "bswap", /* name */
2537   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
2538   TV_NONE, /* tv_id */
2539   PROP_ssa, /* properties_required */
2540   0, /* properties_provided */
2541   0, /* properties_destroyed */
2542   0, /* todo_flags_start */
2543   0, /* todo_flags_finish */
2544 };
2545
2546 class pass_optimize_bswap : public gimple_opt_pass
2547 {
2548 public:
2549   pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
2550     : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_bswap, ctxt)
2551   {}
2552
2553   /* opt_pass methods: */
2554   virtual bool gate (function *)
2555     {
2556       return flag_expensive_optimizations && optimize;
2557     }
2558
2559   virtual unsigned int execute (function *);
2560
2561 }; // class pass_optimize_bswap
2562
2563 /* Perform the bswap optimization: replace the expression computed in the rhs
2564    of CUR_STMT by an equivalent bswap, load or load + bswap expression.
2565    Which of these alternatives replace the rhs is given by N->base_addr (non
2566    null if a load is needed) and BSWAP.  The type, VUSE and set-alias of the
2567    load to perform are also given in N while the builtin bswap invoke is given
2568    in FNDEL.  Finally, if a load is involved, SRC_STMT refers to one of the
2569    load statements involved to construct the rhs in CUR_STMT and N->range gives
2570    the size of the rhs expression for maintaining some statistics.
2571
2572    Note that if the replacement involve a load, CUR_STMT is moved just after
2573    SRC_STMT to do the load with the same VUSE which can lead to CUR_STMT
2574    changing of basic block.  */
2575
2576 static bool
2577 bswap_replace (gimple *cur_stmt, gimple *ins_stmt, tree fndecl,
2578                tree bswap_type, tree load_type, struct symbolic_number *n,
2579                bool bswap)
2580 {
2581   gimple_stmt_iterator gsi;
2582   tree src, tmp, tgt;
2583   gimple *bswap_stmt;
2584
2585   gsi = gsi_for_stmt (cur_stmt);
2586   src = n->src;
2587   tgt = gimple_assign_lhs (cur_stmt);
2588
2589   /* Need to load the value from memory first.  */
2590   if (n->base_addr)
2591     {
2592       gimple_stmt_iterator gsi_ins = gsi_for_stmt (ins_stmt);
2593       tree addr_expr, addr_tmp, val_expr, val_tmp;
2594       tree load_offset_ptr, aligned_load_type;
2595       gimple *addr_stmt, *load_stmt;
2596       unsigned align;
2597       HOST_WIDE_INT load_offset = 0;
2598       basic_block ins_bb, cur_bb;
2599
2600       ins_bb = gimple_bb (ins_stmt);
2601       cur_bb = gimple_bb (cur_stmt);
2602       if (!dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, cur_bb, ins_bb))
2603         return false;
2604
2605       align = get_object_alignment (src);
2606       /* If the new access is smaller than the original one, we need
2607          to perform big endian adjustment.  */
2608       if (BYTES_BIG_ENDIAN)
2609         {
2610           HOST_WIDE_INT bitsize, bitpos;
2611           machine_mode mode;
2612           int unsignedp, reversep, volatilep;
2613           tree offset;
2614
2615           get_inner_reference (src, &bitsize, &bitpos, &offset, &mode,
2616                                &unsignedp, &reversep, &volatilep, false);
2617           if (n->range < (unsigned HOST_WIDE_INT) bitsize)
2618             {
2619               load_offset = (bitsize - n->range) / BITS_PER_UNIT;
2620               unsigned HOST_WIDE_INT l
2621                 = (load_offset * BITS_PER_UNIT) & (align - 1);
2622               if (l)
2623                 align = l & -l;
2624             }
2625         }
2626
2627       if (bswap
2628           && align < GET_MODE_ALIGNMENT (TYPE_MODE (load_type))
2629           && SLOW_UNALIGNED_ACCESS (TYPE_MODE (load_type), align))
2630         return false;
2631
2632       /* Move cur_stmt just before  one of the load of the original
2633          to ensure it has the same VUSE.  See PR61517 for what could
2634          go wrong.  */
2635       if (gimple_bb (cur_stmt) != gimple_bb (ins_stmt))
2636         reset_flow_sensitive_info (gimple_assign_lhs (cur_stmt));
2637       gsi_move_before (&gsi, &gsi_ins);
2638       gsi = gsi_for_stmt (cur_stmt);
2639
2640       /* Compute address to load from and cast according to the size
2641          of the load.  */
2642       addr_expr = build_fold_addr_expr (unshare_expr (src));
2643       if (is_gimple_mem_ref_addr (addr_expr))
2644         addr_tmp = addr_expr;
2645       else
2646         {
2647           addr_tmp = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (addr_expr), NULL,
2648                                          "load_src");
2649           addr_stmt = gimple_build_assign (addr_tmp, addr_expr);
2650           gsi_insert_before (&gsi, addr_stmt, GSI_SAME_STMT);
2651         }
2652
2653       /* Perform the load.  */
2654       aligned_load_type = load_type;
2655       if (align < TYPE_ALIGN (load_type))
2656         aligned_load_type = build_aligned_type (load_type, align);
2657       load_offset_ptr = build_int_cst (n->alias_set, load_offset);
2658       val_expr = fold_build2 (MEM_REF, aligned_load_type, addr_tmp,
2659                               load_offset_ptr);
2660
2661       if (!bswap)
2662         {
2663           if (n->range == 16)
2664             nop_stats.found_16bit++;
2665           else if (n->range == 32)
2666             nop_stats.found_32bit++;
2667           else
2668             {
2669               gcc_assert (n->range == 64);
2670               nop_stats.found_64bit++;
2671             }
2672
2673           /* Convert the result of load if necessary.  */
2674           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), load_type))
2675             {
2676               val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL,
2677                                             "load_dst");
2678               load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
2679               gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
2680               gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
2681               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, NOP_EXPR, val_tmp);
2682             }
2683           else
2684             {
2685               gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, MEM_REF, val_expr);
2686               gimple_set_vuse (cur_stmt, n->vuse);
2687             }
2688           update_stmt (cur_stmt);
2689
2690           if (dump_file)
2691             {
2692               fprintf (dump_file,
2693                        "%d bit load in target endianness found at: ",
2694                        (int) n->range);
2695               print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
2696             }
2697           return true;
2698         }
2699       else
2700         {
2701           val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL, "load_dst");
2702           load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
2703           gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
2704           gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
2705         }
2706       src = val_tmp;
2707     }
2708
2709   if (n->range == 16)
2710     bswap_stats.found_16bit++;
2711   else if (n->range == 32)
2712     bswap_stats.found_32bit++;
2713   else
2714     {
2715       gcc_assert (n->range == 64);
2716       bswap_stats.found_64bit++;
2717     }
2718
2719   tmp = src;
2720
2721   /* Convert the src expression if necessary.  */
2722   if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tmp), bswap_type))
2723     {
2724       gimple *convert_stmt;
2725
2726       tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapsrc");
2727       convert_stmt = gimple_build_assign (tmp, NOP_EXPR, src);
2728       gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
2729     }
2730
2731   /* Canonical form for 16 bit bswap is a rotate expression.  Only 16bit values
2732      are considered as rotation of 2N bit values by N bits is generally not
2733      equivalent to a bswap.  Consider for instance 0x01020304 r>> 16 which
2734      gives 0x03040102 while a bswap for that value is 0x04030201.  */
2735   if (bswap && n->range == 16)
2736     {
2737       tree count = build_int_cst (NULL, BITS_PER_UNIT);
2738       src = fold_build2 (LROTATE_EXPR, bswap_type, tmp, count);
2739       bswap_stmt = gimple_build_assign (NULL, src);
2740     }
2741   else
2742     bswap_stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, tmp);
2743
2744   tmp = tgt;
2745
2746   /* Convert the result if necessary.  */
2747   if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), bswap_type))
2748     {
2749       gimple *convert_stmt;
2750
2751       tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapdst");
2752       convert_stmt = gimple_build_assign (tgt, NOP_EXPR, tmp);
2753       gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
2754     }
2755
2756   gimple_set_lhs (bswap_stmt, tmp);
2757
2758   if (dump_file)
2759     {
2760       fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
2761                (int) n->range);
2762       print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
2763     }
2764
2765   gsi_insert_after (&gsi, bswap_stmt, GSI_SAME_STMT);
2766   gsi_remove (&gsi, true);
2767   return true;
2768 }
2769
2770 /* Find manual byte swap implementations as well as load in a given
2771    endianness. Byte swaps are turned into a bswap builtin invokation
2772    while endian loads are converted to bswap builtin invokation or
2773    simple load according to the target endianness.  */
2774
2775 unsigned int
2776 pass_optimize_bswap::execute (function *fun)
2777 {
2778   basic_block bb;
2779   bool bswap32_p, bswap64_p;
2780   bool changed = false;
2781   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
2782
2783   if (BITS_PER_UNIT != 8)
2784     return 0;
2785
2786   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
2787                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
2788   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
2789                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
2790                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
2791
2792   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
2793      assumes that the return and argument type are the same.  */
2794   if (bswap32_p)
2795     {
2796       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
2797       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
2798     }
2799
2800   if (bswap64_p)
2801     {
2802       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
2803       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
2804     }
2805
2806   memset (&nop_stats, 0, sizeof (nop_stats));
2807   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
2808   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2809
2810   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
2811     {
2812       gimple_stmt_iterator gsi;
2813
2814       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
2815          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle previously
2816          inserted smaller bswap replacements as sub-patterns, the wider
2817          variant wouldn't be detected.  */
2818       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2819         {
2820           gimple *ins_stmt, *cur_stmt = gsi_stmt (gsi);
2821           tree fndecl = NULL_TREE, bswap_type = NULL_TREE, load_type;
2822           enum tree_code code;
2823           struct symbolic_number n;
2824           bool bswap;
2825
2826           /* This gsi_prev (&gsi) is not part of the for loop because cur_stmt
2827              might be moved to a different basic block by bswap_replace and gsi
2828              must not points to it if that's the case.  Moving the gsi_prev
2829              there make sure that gsi points to the statement previous to
2830              cur_stmt while still making sure that all statements are
2831              considered in this basic block.  */
2832           gsi_prev (&gsi);
2833
2834           if (!is_gimple_assign (cur_stmt))
2835             continue;
2836
2837           code = gimple_assign_rhs_code (cur_stmt);
2838           switch (code)
2839             {
2840             case LROTATE_EXPR:
2841             case RROTATE_EXPR:
2842               if (!tree_fits_uhwi_p (gimple_assign_rhs2 (cur_stmt))
2843                   || tree_to_uhwi (gimple_assign_rhs2 (cur_stmt))
2844                      % BITS_PER_UNIT)
2845                 continue;
2846               /* Fall through.  */
2847             case BIT_IOR_EXPR:
2848               break;
2849             default:
2850               continue;
2851             }
2852
2853           ins_stmt = find_bswap_or_nop (cur_stmt, &n, &bswap);
2854
2855           if (!ins_stmt)
2856             continue;
2857
2858           switch (n.range)
2859             {
2860             case 16:
2861               /* Already in canonical form, nothing to do.  */
2862               if (code == LROTATE_EXPR || code == RROTATE_EXPR)
2863                 continue;
2864               load_type = bswap_type = uint16_type_node;
2865               break;
2866             case 32:
2867               load_type = uint32_type_node;
2868               if (bswap32_p)
2869                 {
2870                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
2871                   bswap_type = bswap32_type;
2872                 }
2873               break;
2874             case 64:
2875               load_type = uint64_type_node;
2876               if (bswap64_p)
2877                 {
2878                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
2879                   bswap_type = bswap64_type;
2880                 }
2881               break;
2882             default:
2883               continue;
2884             }
2885
2886           if (bswap && !fndecl && n.range != 16)
2887             continue;
2888
2889           if (bswap_replace (cur_stmt, ins_stmt, fndecl, bswap_type, load_type,
2890                              &n, bswap))
2891             changed = true;
2892         }
2893     }
2894
2895   statistics_counter_event (fun, "16-bit nop implementations found",
2896                             nop_stats.found_16bit);
2897   statistics_counter_event (fun, "32-bit nop implementations found",
2898                             nop_stats.found_32bit);
2899   statistics_counter_event (fun, "64-bit nop implementations found",
2900                             nop_stats.found_64bit);
2901   statistics_counter_event (fun, "16-bit bswap implementations found",
2902                             bswap_stats.found_16bit);
2903   statistics_counter_event (fun, "32-bit bswap implementations found",
2904                             bswap_stats.found_32bit);
2905   statistics_counter_event (fun, "64-bit bswap implementations found",
2906                             bswap_stats.found_64bit);
2907
2908   return (changed ? TODO_update_ssa : 0);
2909 }
2910
2911 } // anon namespace
2912
2913 gimple_opt_pass *
2914 make_pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
2915 {
2916   return new pass_optimize_bswap (ctxt);
2917 }
2918
2919 /* Return true if stmt is a type conversion operation that can be stripped
2920    when used in a widening multiply operation.  */
2921 static bool
2922 widening_mult_conversion_strippable_p (tree result_type, gimple *stmt)
2923 {
2924   enum tree_code rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2925
2926   if (TREE_CODE (result_type) == INTEGER_TYPE)
2927     {
2928       tree op_type;
2929       tree inner_op_type;
2930
2931       if (!CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code))
2932         return false;
2933
2934       op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2935
2936       /* If the type of OP has the same precision as the result, then
2937          we can strip this conversion.  The multiply operation will be
2938          selected to create the correct extension as a by-product.  */
2939       if (TYPE_PRECISION (result_type) == TYPE_PRECISION (op_type))
2940         return true;
2941
2942       /* We can also strip a conversion if it preserves the signed-ness of
2943          the operation and doesn't narrow the range.  */
2944       inner_op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (stmt));
2945
2946       /* If the inner-most type is unsigned, then we can strip any
2947          intermediate widening operation.  If it's signed, then the
2948          intermediate widening operation must also be signed.  */
2949       if ((TYPE_UNSIGNED (inner_op_type)
2950            || TYPE_UNSIGNED (op_type) == TYPE_UNSIGNED (inner_op_type))
2951           && TYPE_PRECISION (op_type) > TYPE_PRECISION (inner_op_type))
2952         return true;
2953
2954       return false;
2955     }
2956
2957   return rhs_code == FIXED_CONVERT_EXPR;
2958 }
2959
2960 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
2961    assuming a target type of TYPE.
2962    There are two cases:
2963
2964      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
2965        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
2966
2967      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
2968        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
2969
2970 static bool
2971 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
2972                         tree *new_rhs_out)
2973 {
2974   gimple *stmt;
2975   tree type1, rhs1;
2976
2977   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
2978     {
2979       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
2980       if (is_gimple_assign (stmt))
2981         {
2982           if (! widening_mult_conversion_strippable_p (type, stmt))
2983             rhs1 = rhs;
2984           else
2985             {
2986               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2987
2988               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2989                 {
2990                   *new_rhs_out = rhs1;
2991                   *type_out = NULL;
2992                   return true;
2993                 }
2994             }
2995         }
2996       else
2997         rhs1 = rhs;
2998
2999       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
3000
3001       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
3002           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
3003         return false;
3004
3005       *new_rhs_out = rhs1;
3006       *type_out = type1;
3007       return true;
3008     }
3009
3010   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
3011     {
3012       *new_rhs_out = rhs;
3013       *type_out = NULL;
3014       return true;
3015     }
3016
3017   return false;
3018 }
3019
3020 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
3021    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
3022    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
3023    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
3024    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
3025
3026 static bool
3027 is_widening_mult_p (gimple *stmt,
3028                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
3029                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
3030 {
3031   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
3032
3033   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
3034       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
3035     return false;
3036
3037   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
3038                                rhs1_out))
3039     return false;
3040
3041   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
3042                                rhs2_out))
3043     return false;
3044
3045   if (*type1_out == NULL)
3046     {
3047       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
3048         return false;
3049       *type1_out = *type2_out;
3050     }
3051
3052   if (*type2_out == NULL)
3053     {
3054       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
3055         return false;
3056       *type2_out = *type1_out;
3057     }
3058
3059   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
3060   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
3061     {
3062       std::swap (*type1_out, *type2_out);
3063       std::swap (*rhs1_out, *rhs2_out);
3064     }
3065
3066   return true;
3067 }
3068
3069 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
3070    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
3071    value is true iff we converted the statement.  */
3072
3073 static bool
3074 convert_mult_to_widen (gimple *stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
3075 {
3076   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
3077   enum insn_code handler;
3078   machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
3079   optab op;
3080   int actual_precision;
3081   location_t loc = gimple_location (stmt);
3082   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
3083
3084   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
3085   type = TREE_TYPE (lhs);
3086   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
3087     return false;
3088
3089   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
3090     return false;
3091
3092   to_mode = TYPE_MODE (type);
3093   from_mode = TYPE_MODE (type1);
3094   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
3095   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
3096
3097   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
3098     op = umul_widen_optab;
3099   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
3100     op = smul_widen_optab;
3101   else
3102     op = usmul_widen_optab;
3103
3104   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
3105                                                   0, &actual_mode);
3106
3107   if (handler == CODE_FOR_nothing)
3108     {
3109       if (op != smul_widen_optab)
3110         {
3111           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
3112              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
3113              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
3114           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
3115                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
3116               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
3117                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
3118             {
3119               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
3120               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
3121                 return false;
3122             }
3123
3124           op = smul_widen_optab;
3125           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
3126                                                           from_mode, 0,
3127                                                           &actual_mode);
3128
3129           if (handler == CODE_FOR_nothing)
3130             return false;
3131
3132           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
3133         }
3134       else
3135         return false;
3136     }
3137
3138   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
3139      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
3140   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
3141   if (2 * actual_precision > TYPE_PRECISION (type))
3142     return false;
3143   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
3144       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
3145     rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
3146                                   build_nonstandard_integer_type
3147                                     (actual_precision, from_unsigned1), rhs1);
3148   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
3149       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
3150     rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
3151                                   build_nonstandard_integer_type
3152                                     (actual_precision, from_unsigned2), rhs2);
3153
3154   /* Handle constants.  */
3155   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
3156     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
3157   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
3158     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
3159
3160   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
3161   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
3162   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
3163   update_stmt (stmt);
3164   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
3165   return true;
3166 }
3167
3168 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
3169    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
3170    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
3171    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
3172    is true iff we converted the statement.  */
3173
3174 static bool
3175 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple *stmt,
3176                             enum tree_code code)
3177 {
3178   gimple *rhs1_stmt = NULL, *rhs2_stmt = NULL;
3179   gimple *conv1_stmt = NULL, *conv2_stmt = NULL, *conv_stmt;
3180   tree type, type1, type2, optype;
3181   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
3182   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
3183   optab this_optab;
3184   enum tree_code wmult_code;
3185   enum insn_code handler;
3186   machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
3187   location_t loc = gimple_location (stmt);
3188   int actual_precision;
3189   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
3190
3191   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
3192   type = TREE_TYPE (lhs);
3193   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
3194       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
3195     return false;
3196
3197   if (code == MINUS_EXPR)
3198     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
3199   else
3200     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
3201
3202   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
3203   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
3204
3205   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
3206     {
3207       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
3208       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
3209         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
3210     }
3211
3212   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
3213     {
3214       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
3215       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
3216         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
3217     }
3218
3219   /* Allow for one conversion statement between the multiply
3220      and addition/subtraction statement.  If there are more than
3221      one conversions then we assume they would invalidate this
3222      transformation.  If that's not the case then they should have
3223      been folded before now.  */
3224   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
3225     {
3226       conv1_stmt = rhs1_stmt;
3227       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
3228       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
3229         {
3230           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
3231           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
3232             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
3233         }
3234       else
3235         return false;
3236     }
3237   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
3238     {
3239       conv2_stmt = rhs2_stmt;
3240       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
3241       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
3242         {
3243           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
3244           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
3245             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
3246         }
3247       else
3248         return false;
3249     }
3250
3251   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
3252      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
3253
3254      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
3255      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
3256      multiply-and-accumulate instructions.
3257
3258      If the widened-multiplication result has more than one uses, it is
3259      probably wiser not to do the conversion.  */
3260   if (code == PLUS_EXPR
3261       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
3262     {
3263       if (!has_single_use (rhs1)
3264           || !is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
3265                                   &type2, &mult_rhs2))
3266         return false;
3267       add_rhs = rhs2;
3268       conv_stmt = conv1_stmt;
3269     }
3270   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
3271     {
3272       if (!has_single_use (rhs2)
3273           || !is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
3274                                   &type2, &mult_rhs2))
3275         return false;
3276       add_rhs = rhs1;
3277       conv_stmt = conv2_stmt;
3278     }
3279   else
3280     return false;
3281
3282   to_mode = TYPE_MODE (type);
3283   from_mode = TYPE_MODE (type1);
3284   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
3285   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
3286   optype = type1;
3287
3288   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
3289   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
3290     {
3291       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
3292         return false;
3293       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
3294          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
3295          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
3296       if ((from_unsigned1
3297            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
3298           || (from_unsigned2
3299               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
3300         {
3301           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
3302           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
3303             return false;
3304         }
3305
3306       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
3307       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
3308                                                false);
3309     }
3310
3311   /* If there was a conversion between the multiply and addition
3312      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
3313      The should be a single mode change which does not change the
3314      value.  */
3315   if (conv_stmt)
3316     {
3317       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
3318       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
3319       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
3320       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
3321       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
3322
3323       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
3324         {
3325           /* Conversion is a truncate.  */
3326           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
3327             return false;
3328         }
3329       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
3330         {
3331           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
3332           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
3333               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
3334             return false;
3335         }
3336       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
3337     }
3338
3339   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
3340      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
3341      this transformation is likely to pessimize code.  */
3342   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
3343   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
3344                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
3345
3346   if (handler == CODE_FOR_nothing)
3347     return false;
3348
3349   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
3350      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
3351   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
3352   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
3353       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
3354     mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
3355                                        build_nonstandard_integer_type
3356                                          (actual_precision, from_unsigned1),
3357                                        mult_rhs1);
3358   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
3359       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
3360     mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
3361                                        build_nonstandard_integer_type
3362                                          (actual_precision, from_unsigned2),
3363                                        mult_rhs2);
3364
3365   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
3366     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, type, add_rhs);
3367
3368   /* Handle constants.  */
3369   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
3370     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
3371   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
3372     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
3373
3374   gimple_assign_set_rhs_with_ops (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
3375                                   add_rhs);
3376   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
3377   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
3378   return true;
3379 }
3380
3381 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
3382    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
3383    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
3384
3385 static bool
3386 convert_mult_to_fma (gimple *mul_stmt, tree op1, tree op2)
3387 {
3388   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
3389   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
3390   gimple *use_stmt, *neguse_stmt;
3391   gassign *fma_stmt;
3392   use_operand_p use_p;
3393   imm_use_iterator imm_iter;
3394
3395   if (FLOAT_TYPE_P (type)
3396       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
3397     return false;
3398
3399   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
3400   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
3401       && (TYPE_PRECISION (type)
3402           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
3403     return false;
3404
3405   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
3406      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
3407   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
3408     return false;
3409
3410   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
3411      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
3412      it is DCE job.  */
3413   if (has_zero_uses (mul_result))
3414     return false;
3415
3416   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
3417      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
3418      This means we assume that an FMA operation has the same cost
3419      as an addition.  */
3420   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
3421     {
3422       enum tree_code use_code;
3423       tree result = mul_result;
3424       bool negate_p = false;
3425
3426       use_stmt = USE_STMT (use_p);
3427
3428       if (is_gimple_debug (use_stmt))
3429         continue;
3430
3431       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
3432          we would want to support sinking the multiplication in
3433          m = a*b;
3434          if ()
3435            ma = m + c;
3436          else
3437            d = m;
3438          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
3439          else block.  */
3440       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
3441         return false;
3442
3443       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
3444         return false;
3445
3446       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3447
3448       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
3449       if (use_code == NEGATE_EXPR)
3450         {
3451           ssa_op_iter iter;
3452           use_operand_p usep;
3453
3454           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
3455
3456           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
3457              single transformation.  */
3458           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
3459                                &use_p, &neguse_stmt))
3460             return false;
3461
3462           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
3463           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
3464             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
3465               return false;
3466
3467           /* Re-validate.  */
3468           use_stmt = neguse_stmt;
3469           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
3470             return false;
3471           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
3472             return false;
3473
3474           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3475           negate_p = true;
3476         }
3477
3478       switch (use_code)
3479         {
3480         case MINUS_EXPR:
3481           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
3482             negate_p = !negate_p;
3483           break;
3484         case PLUS_EXPR:
3485           break;
3486         default:
3487           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
3488           return false;
3489         }
3490
3491       /* If the subtrahend (gimple_assign_rhs2 (use_stmt)) is computed
3492          by a MULT_EXPR that we'll visit later, we might be able to
3493          get a more profitable match with fnma.
3494          OTOH, if we don't, a negate / fma pair has likely lower latency
3495          that a mult / subtract pair.  */
3496       if (use_code == MINUS_EXPR && !negate_p
3497           && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result
3498           && optab_handler (fms_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing
3499           && optab_handler (fnma_optab, TYPE_MODE (type)) != CODE_FOR_nothing)
3500         {
3501           tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
3502
3503           if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
3504             {
3505               gimple *stmt2 = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
3506               if (has_single_use (rhs2)
3507                   && is_gimple_assign (stmt2)
3508                   && gimple_assign_rhs_code (stmt2) == MULT_EXPR)
3509               return false;
3510             }
3511         }
3512
3513       /* We can't handle a * b + a * b.  */
3514       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
3515         return false;
3516
3517       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
3518          that we've recognized is available in the backend, the assumption
3519          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
3520          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
3521          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
3522          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
3523          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
3524          independent and could be run in parallel.  */
3525     }
3526
3527   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
3528     {
3529       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
3530       enum tree_code use_code;
3531       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
3532       bool negate_p = false;
3533
3534       if (is_gimple_debug (use_stmt))
3535         continue;
3536
3537       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3538       if (use_code == NEGATE_EXPR)
3539         {
3540           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
3541           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
3542           gsi_remove (&gsi, true);
3543           release_defs (use_stmt);
3544
3545           use_stmt = neguse_stmt;
3546           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
3547           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3548           negate_p = true;
3549         }
3550
3551       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
3552         {
3553           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
3554           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
3555           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
3556             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
3557                                               build1 (NEGATE_EXPR,
3558                                                       type, addop),
3559                                               true, NULL_TREE, true,
3560                                               GSI_SAME_STMT);
3561         }
3562       else
3563         {
3564           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
3565           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
3566           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
3567             negate_p = !negate_p;
3568         }
3569
3570       if (negate_p)
3571         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
3572                                            build1 (NEGATE_EXPR,
3573                                                    type, mulop1),
3574                                            true, NULL_TREE, true,
3575                                            GSI_SAME_STMT);
3576
3577       fma_stmt = gimple_build_assign (gimple_assign_lhs (use_stmt),
3578                                       FMA_EXPR, mulop1, op2, addop);
3579       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
3580       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
3581     }
3582
3583   return true;
3584 }
3585
3586
3587 /* Helper function of match_uaddsub_overflow.  Return 1
3588    if USE_STMT is unsigned overflow check ovf != 0 for
3589    STMT, -1 if USE_STMT is unsigned overflow check ovf == 0
3590    and 0 otherwise.  */
3591
3592 static int
3593 uaddsub_overflow_check_p (gimple *stmt, gimple *use_stmt)
3594 {
3595   enum tree_code ccode = ERROR_MARK;
3596   tree crhs1 = NULL_TREE, crhs2 = NULL_TREE;
3597   if (gimple_code (use_stmt) == GIMPLE_COND)
3598     {
3599       ccode = gimple_cond_code (use_stmt);
3600       crhs1 = gimple_cond_lhs (use_stmt);
3601       crhs2 = gimple_cond_rhs (use_stmt);
3602     }
3603   else if (is_gimple_assign (use_stmt))
3604     {
3605       if (gimple_assign_rhs_class (use_stmt) == GIMPLE_BINARY_RHS)
3606         {
3607           ccode = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
3608           crhs1 = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
3609           crhs2 = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
3610         }
3611       else if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == COND_EXPR)
3612         {
3613           tree cond = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
3614           if (COMPARISON_CLASS_P (cond))
3615             {
3616               ccode = TREE_CODE (cond);
3617               crhs1 = TREE_OPERAND (cond, 0);
3618               crhs2 = TREE_OPERAND (cond, 1);
3619             }
3620           else
3621             return 0;
3622         }
3623       else
3624         return 0;
3625     }
3626   else
3627     return 0;
3628
3629   if (TREE_CODE_CLASS (ccode) != tcc_comparison)
3630     return 0;
3631
3632   enum tree_code code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
3633   tree lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
3634   tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
3635   tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
3636
3637   switch (ccode)
3638     {
3639     case GT_EXPR:
3640     case LE_EXPR:
3641       /* r = a - b; r > a or r <= a
3642          r = a + b; a > r or a <= r or b > r or b <= r.  */
3643       if ((code == MINUS_EXPR && crhs1 == lhs && crhs2 == rhs1)
3644           || (code == PLUS_EXPR && (crhs1 == rhs1 || crhs1 == rhs2)
3645               && crhs2 == lhs))
3646         return ccode == GT_EXPR ? 1 : -1;
3647       break;
3648     case LT_EXPR:
3649     case GE_EXPR:
3650       /* r = a - b; a < r or a >= r
3651          r = a + b; r < a or r >= a or r < b or r >= b.  */
3652       if ((code == MINUS_EXPR && crhs1 == rhs1 && crhs2 == lhs)
3653           || (code == PLUS_EXPR && crhs1 == lhs
3654               && (crhs2 == rhs1 || crhs2 == rhs2)))
3655         return ccode == LT_EXPR ? 1 : -1;
3656       break;
3657     default:
3658       break;
3659     }
3660   return 0;
3661 }
3662
3663 /* Recognize for unsigned x
3664    x = y - z;
3665    if (x > y)
3666    where there are other uses of x and replace it with
3667    _7 = SUB_OVERFLOW (y, z);
3668    x = REALPART_EXPR <_7>;
3669    _8 = IMAGPART_EXPR <_7>;
3670    if (_8)
3671    and similarly for addition.  */
3672
3673 static bool
3674 match_uaddsub_overflow (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple *stmt,
3675                         enum tree_code code)
3676 {
3677   tree lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
3678   tree type = TREE_TYPE (lhs);
3679   use_operand_p use_p;
3680   imm_use_iterator iter;
3681   bool use_seen = false;
3682   bool ovf_use_seen = false;
3683   gimple *use_stmt;
3684
3685   gcc_checking_assert (code == PLUS_EXPR || code == MINUS_EXPR);
3686   if (!INTEGRAL_TYPE_P (type)
3687       || !TYPE_UNSIGNED (type)
3688       || has_zero_uses (lhs)
3689       || has_single_use (lhs)
3690       || optab_handler (code == PLUS_EXPR ? uaddv4_optab : usubv4_optab,
3691                         TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
3692     return false;
3693
3694   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, iter, lhs)
3695     {
3696       use_stmt = USE_STMT (use_p);
3697       if (is_gimple_debug (use_stmt))
3698         continue;
3699
3700       if (uaddsub_overflow_check_p (stmt, use_stmt))
3701         ovf_use_seen = true;
3702       else
3703         use_seen = true;
3704       if (ovf_use_seen && use_seen)
3705         break;
3706     }
3707
3708   if (!ovf_use_seen || !use_seen)
3709     return false;
3710
3711   tree ctype = build_complex_type (type);
3712   tree rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
3713   tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
3714   gcall *g = gimple_build_call_internal (code == PLUS_EXPR
3715                                          ? IFN_ADD_OVERFLOW : IFN_SUB_OVERFLOW,
3716                                          2, rhs1, rhs2);
3717   tree ctmp = make_ssa_name (ctype);
3718   gimple_call_set_lhs (g, ctmp);
3719   gsi_insert_before (gsi, g, GSI_SAME_STMT);
3720   gassign *g2 = gimple_build_assign (lhs, REALPART_EXPR,
3721                                      build1 (REALPART_EXPR, type, ctmp));
3722   gsi_replace (gsi, g2, true);
3723   tree ovf = make_ssa_name (type);
3724   g2 = gimple_build_assign (ovf, IMAGPART_EXPR,
3725                             build1 (IMAGPART_EXPR, type, ctmp));
3726   gsi_insert_after (gsi, g2, GSI_NEW_STMT);
3727
3728   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, iter, lhs)
3729     {
3730       if (is_gimple_debug (use_stmt))
3731         continue;
3732
3733       int ovf_use = uaddsub_overflow_check_p (stmt, use_stmt);
3734       if (ovf_use == 0)
3735         continue;
3736       if (gimple_code (use_stmt) == GIMPLE_COND)
3737         {
3738           gcond *cond_stmt = as_a <gcond *> (use_stmt);
3739           gimple_cond_set_lhs (cond_stmt, ovf);
3740           gimple_cond_set_rhs (cond_stmt, build_int_cst (type, 0));
3741           gimple_cond_set_code (cond_stmt, ovf_use == 1 ? NE_EXPR : EQ_EXPR);
3742         }
3743       else
3744         {
3745           gcc_checking_assert (is_gimple_assign (use_stmt));
3746           if (gimple_assign_rhs_class (use_stmt) == GIMPLE_BINARY_RHS)
3747             {
3748               gimple_assign_set_rhs1 (use_stmt, ovf);
3749               gimple_assign_set_rhs2 (use_stmt, build_int_cst (type, 0));
3750               gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt,
3751                                           ovf_use == 1 ? NE_EXPR : EQ_EXPR);
3752             }
3753           else
3754             {
3755               gcc_checking_assert (gimple_assign_rhs_code (use_stmt)
3756                                    == COND_EXPR);
3757               tree cond = build2 (ovf_use == 1 ? NE_EXPR : EQ_EXPR,
3758                                   boolean_type_node, ovf,
3759                                   build_int_cst (type, 0));
3760               gimple_assign_set_rhs1 (use_stmt, cond);
3761             }
3762         }
3763       update_stmt (use_stmt);
3764     }
3765   return true;
3766 }
3767
3768
3769 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
3770    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
3771    where appropriate.  */
3772
3773 namespace {
3774
3775 const pass_data pass_data_optimize_widening_mul =
3776 {
3777   GIMPLE_PASS, /* type */
3778   "widening_mul", /* name */
3779   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
3780   TV_NONE, /* tv_id */
3781   PROP_ssa, /* properties_required */
3782   0, /* properties_provided */
3783   0, /* properties_destroyed */
3784   0, /* todo_flags_start */
3785   TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
3786 };
3787
3788 class pass_optimize_widening_mul : public gimple_opt_pass
3789 {
3790 public:
3791   pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
3792     : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_widening_mul, ctxt)
3793   {}
3794
3795   /* opt_pass methods: */
3796   virtual bool gate (function *)
3797     {
3798       return flag_expensive_optimizations && optimize;
3799     }
3800
3801   virtual unsigned int execute (function *);
3802
3803 }; // class pass_optimize_widening_mul
3804
3805 unsigned int
3806 pass_optimize_widening_mul::execute (function *fun)
3807 {
3808   basic_block bb;
3809   bool cfg_changed = false;
3810
3811   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
3812
3813   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
3814     {
3815       gimple_stmt_iterator gsi;
3816
3817       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
3818         {
3819           gimple *stmt = gsi_stmt (gsi);
3820           enum tree_code code;
3821
3822           if (is_gimple_assign (stmt))
3823             {
3824               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
3825               switch (code)
3826                 {
3827                 case MULT_EXPR:
3828                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
3829                       && convert_mult_to_fma (stmt,
3830                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
3831                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
3832                     {
3833                       gsi_remove (&gsi, true);
3834                       release_defs (stmt);
3835                       continue;
3836                     }
3837                   break;
3838
3839                 case PLUS_EXPR:
3840                 case MINUS_EXPR:
3841                   if (!convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code))
3842                     match_uaddsub_overflow (&gsi, stmt, code);
3843                   break;
3844
3845                 default:;
3846                 }
3847             }
3848           else if (is_gimple_call (stmt)
3849                    && gimple_call_lhs (stmt))
3850             {
3851               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
3852               if (fndecl
3853                   && gimple_call_builtin_p (stmt, BUILT_IN_NORMAL))
3854                 {
3855                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
3856                     {
3857                       case BUILT_IN_POWF:
3858                       case BUILT_IN_POW:
3859                       case BUILT_IN_POWL:
3860                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
3861                             && real_equal
3862                                  (&TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
3863                                   &dconst2)
3864                             && convert_mult_to_fma (stmt,
3865                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
3866                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
3867                           {
3868                             unlink_stmt_vdef (stmt);
3869                             if (gsi_remove (&gsi, true)
3870                                 && gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
3871                               cfg_changed = true;
3872                             release_defs (stmt);
3873                             continue;
3874                           }
3875                           break;
3876
3877                       default:;
3878                     }
3879                 }
3880             }
3881           gsi_next (&gsi);
3882         }
3883     }
3884
3885   statistics_counter_event (fun, "widening multiplications inserted",
3886                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
3887   statistics_counter_event (fun, "widening maccs inserted",
3888                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
3889   statistics_counter_event (fun, "fused multiply-adds inserted",
3890                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
3891
3892   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
3893 }
3894
3895 } // anon namespace
3896
3897 gimple_opt_pass *
3898 make_pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
3899 {
3900   return new pass_optimize_widening_mul (ctxt);
3901 }