LANGUAGES: Fix typos.
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
1 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
2    Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 under the terms of the GNU General Public License as published by the
9 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
10 later version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* Currently, the only mini-pass in this file tries to CSE reciprocal
22    operations.  These are common in sequences such as this one:
23
24         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
25         x = x / modulus;
26         y = y / modulus;
27         z = z / modulus;
28
29    that can be optimized to
30
31         modulus = sqrt(x*x + y*y + z*z);
32         rmodulus = 1.0 / modulus;
33         x = x * rmodulus;
34         y = y * rmodulus;
35         z = z * rmodulus;
36
37    We do this for loop invariant divisors, and with this pass whenever
38    we notice that a division has the same divisor multiple times.
39
40    Of course, like in PRE, we don't insert a division if a dominator
41    already has one.  However, this cannot be done as an extension of
42    PRE for several reasons.
43
44    First of all, with some experiments it was found out that the
45    transformation is not always useful if there are only two divisions
46    hy the same divisor.  This is probably because modern processors
47    can pipeline the divisions; on older, in-order processors it should
48    still be effective to optimize two divisions by the same number.
49    We make this a param, and it shall be called N in the remainder of
50    this comment.
51
52    Second, if trapping math is active, we have less freedom on where
53    to insert divisions: we can only do so in basic blocks that already
54    contain one.  (If divisions don't trap, instead, we can insert
55    divisions elsewhere, which will be in blocks that are common dominators
56    of those that have the division).
57
58    We really don't want to compute the reciprocal unless a division will
59    be found.  To do this, we won't insert the division in a basic block
60    that has less than N divisions *post-dominating* it.
61
62    The algorithm constructs a subset of the dominator tree, holding the
63    blocks containing the divisions and the common dominators to them,
64    and walk it twice.  The first walk is in post-order, and it annotates
65    each block with the number of divisions that post-dominate it: this
66    gives information on where divisions can be inserted profitably.
67    The second walk is in pre-order, and it inserts divisions as explained
68    above, and replaces divisions by multiplications.
69
70    In the best case, the cost of the pass is O(n_statements).  In the
71    worst-case, the cost is due to creating the dominator tree subset,
72    with a cost of O(n_basic_blocks ^ 2); however this can only happen
73    for n_statements / n_basic_blocks statements.  So, the amortized cost
74    of creating the dominator tree subset is O(n_basic_blocks) and the
75    worst-case cost of the pass is O(n_statements * n_basic_blocks).
76
77    More practically, the cost will be small because there are few
78    divisions, and they tend to be in the same basic block, so insert_bb
79    is called very few times.
80
81    If we did this using domwalk.c, an efficient implementation would have
82    to work on all the variables in a single pass, because we could not
83    work on just a subset of the dominator tree, as we do now, and the
84    cost would also be something like O(n_statements * n_basic_blocks).
85    The data structures would be more complex in order to work on all the
86    variables in a single pass.  */
87
88 #include "config.h"
89 #include "system.h"
90 #include "coretypes.h"
91 #include "tm.h"
92 #include "flags.h"
93 #include "tree.h"
94 #include "tree-flow.h"
95 #include "timevar.h"
96 #include "tree-pass.h"
97 #include "alloc-pool.h"
98 #include "basic-block.h"
99 #include "target.h"
100 #include "gimple-pretty-print.h"
101
102 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
103 #include "rtl.h"                /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
104 #include "expr.h"               /* Because optabs.h wants sepops.  */
105 #include "optabs.h"
106
107 /* This structure represents one basic block that either computes a
108    division, or is a common dominator for basic block that compute a
109    division.  */
110 struct occurrence {
111   /* The basic block represented by this structure.  */
112   basic_block bb;
113
114   /* If non-NULL, the SSA_NAME holding the definition for a reciprocal
115      inserted in BB.  */
116   tree recip_def;
117
118   /* If non-NULL, the GIMPLE_ASSIGN for a reciprocal computation that
119      was inserted in BB.  */
120   gimple recip_def_stmt;
121
122   /* Pointer to a list of "struct occurrence"s for blocks dominated
123      by BB.  */
124   struct occurrence *children;
125
126   /* Pointer to the next "struct occurrence"s in the list of blocks
127      sharing a common dominator.  */
128   struct occurrence *next;
129
130   /* The number of divisions that are in BB before compute_merit.  The
131      number of divisions that are in BB or post-dominate it after
132      compute_merit.  */
133   int num_divisions;
134
135   /* True if the basic block has a division, false if it is a common
136      dominator for basic blocks that do.  If it is false and trapping
137      math is active, BB is not a candidate for inserting a reciprocal.  */
138   bool bb_has_division;
139 };
140
141 static struct
142 {
143   /* Number of 1.0/X ops inserted.  */
144   int rdivs_inserted;
145
146   /* Number of 1.0/FUNC ops inserted.  */
147   int rfuncs_inserted;
148 } reciprocal_stats;
149
150 static struct
151 {
152   /* Number of cexpi calls inserted.  */
153   int inserted;
154 } sincos_stats;
155
156 static struct
157 {
158   /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
159   int found_32bit;
160
161   /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
162   int found_64bit;
163 } bswap_stats;
164
165 static struct
166 {
167   /* Number of widening multiplication ops inserted.  */
168   int widen_mults_inserted;
169
170   /* Number of integer multiply-and-accumulate ops inserted.  */
171   int maccs_inserted;
172
173   /* Number of fp fused multiply-add ops inserted.  */
174   int fmas_inserted;
175 } widen_mul_stats;
176
177 /* The instance of "struct occurrence" representing the highest
178    interesting block in the dominator tree.  */
179 static struct occurrence *occ_head;
180
181 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
182 static alloc_pool occ_pool;
183
184
185
186 /* Allocate and return a new struct occurrence for basic block BB, and
187    whose children list is headed by CHILDREN.  */
188 static struct occurrence *
189 occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
190 {
191   struct occurrence *occ;
192
193   bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
194   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
195
196   occ->bb = bb;
197   occ->children = children;
198   return occ;
199 }
200
201
202 /* Insert NEW_OCC into our subset of the dominator tree.  P_HEAD points to a
203    list of "struct occurrence"s, one per basic block, having IDOM as
204    their common dominator.
205
206    We try to insert NEW_OCC as deep as possible in the tree, and we also
207    insert any other block that is a common dominator for BB and one
208    block already in the tree.  */
209
210 static void
211 insert_bb (struct occurrence *new_occ, basic_block idom,
212            struct occurrence **p_head)
213 {
214   struct occurrence *occ, **p_occ;
215
216   for (p_occ = p_head; (occ = *p_occ) != NULL; )
217     {
218       basic_block bb = new_occ->bb, occ_bb = occ->bb;
219       basic_block dom = nearest_common_dominator (CDI_DOMINATORS, occ_bb, bb);
220       if (dom == bb)
221         {
222           /* BB dominates OCC_BB.  OCC becomes NEW_OCC's child: remove OCC
223              from its list.  */
224           *p_occ = occ->next;
225           occ->next = new_occ->children;
226           new_occ->children = occ;
227
228           /* Try the next block (it may as well be dominated by BB).  */
229         }
230
231       else if (dom == occ_bb)
232         {
233           /* OCC_BB dominates BB.  Tail recurse to look deeper.  */
234           insert_bb (new_occ, dom, &occ->children);
235           return;
236         }
237
238       else if (dom != idom)
239         {
240           gcc_assert (!dom->aux);
241
242           /* There is a dominator between IDOM and BB, add it and make
243              two children out of NEW_OCC and OCC.  First, remove OCC from
244              its list.  */
245           *p_occ = occ->next;
246           new_occ->next = occ;
247           occ->next = NULL;
248
249           /* None of the previous blocks has DOM as a dominator: if we tail
250              recursed, we would reexamine them uselessly. Just switch BB with
251              DOM, and go on looking for blocks dominated by DOM.  */
252           new_occ = occ_new (dom, new_occ);
253         }
254
255       else
256         {
257           /* Nothing special, go on with the next element.  */
258           p_occ = &occ->next;
259         }
260     }
261
262   /* No place was found as a child of IDOM.  Make BB a sibling of IDOM.  */
263   new_occ->next = *p_head;
264   *p_head = new_occ;
265 }
266
267 /* Register that we found a division in BB.  */
268
269 static inline void
270 register_division_in (basic_block bb)
271 {
272   struct occurrence *occ;
273
274   occ = (struct occurrence *) bb->aux;
275   if (!occ)
276     {
277       occ = occ_new (bb, NULL);
278       insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR, &occ_head);
279     }
280
281   occ->bb_has_division = true;
282   occ->num_divisions++;
283 }
284
285
286 /* Compute the number of divisions that postdominate each block in OCC and
287    its children.  */
288
289 static void
290 compute_merit (struct occurrence *occ)
291 {
292   struct occurrence *occ_child;
293   basic_block dom = occ->bb;
294
295   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
296     {
297       basic_block bb;
298       if (occ_child->children)
299         compute_merit (occ_child);
300
301       if (flag_exceptions)
302         bb = single_noncomplex_succ (dom);
303       else
304         bb = dom;
305
306       if (dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, bb, occ_child->bb))
307         occ->num_divisions += occ_child->num_divisions;
308     }
309 }
310
311
312 /* Return whether USE_STMT is a floating-point division by DEF.  */
313 static inline bool
314 is_division_by (gimple use_stmt, tree def)
315 {
316   return is_gimple_assign (use_stmt)
317          && gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == RDIV_EXPR
318          && gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == def
319          /* Do not recognize x / x as valid division, as we are getting
320             confused later by replacing all immediate uses x in such
321             a stmt.  */
322          && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) != def;
323 }
324
325 /* Walk the subset of the dominator tree rooted at OCC, setting the
326    RECIP_DEF field to a definition of 1.0 / DEF that can be used in
327    the given basic block.  The field may be left NULL, of course,
328    if it is not possible or profitable to do the optimization.
329
330    DEF_BSI is an iterator pointing at the statement defining DEF.
331    If RECIP_DEF is set, a dominator already has a computation that can
332    be used.  */
333
334 static void
335 insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
336                     tree def, tree recip_def, int threshold)
337 {
338   tree type;
339   gimple new_stmt;
340   gimple_stmt_iterator gsi;
341   struct occurrence *occ_child;
342
343   if (!recip_def
344       && (occ->bb_has_division || !flag_trapping_math)
345       && occ->num_divisions >= threshold)
346     {
347       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
348       type = TREE_TYPE (def);
349       recip_def = make_rename_temp (type, "reciptmp");
350       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
351                                                build_one_cst (type), def);
352
353       if (occ->bb_has_division)
354         {
355           /* Case 1: insert before an existing division.  */
356           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
357           while (!gsi_end_p (gsi) && !is_division_by (gsi_stmt (gsi), def))
358             gsi_next (&gsi);
359
360           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
361         }
362       else if (def_gsi && occ->bb == def_gsi->bb)
363         {
364           /* Case 2: insert right after the definition.  Note that this will
365              never happen if the definition statement can throw, because in
366              that case the sole successor of the statement's basic block will
367              dominate all the uses as well.  */
368           gsi_insert_after (def_gsi, new_stmt, GSI_NEW_STMT);
369         }
370       else
371         {
372           /* Case 3: insert in a basic block not containing defs/uses.  */
373           gsi = gsi_after_labels (occ->bb);
374           gsi_insert_before (&gsi, new_stmt, GSI_SAME_STMT);
375         }
376
377       reciprocal_stats.rdivs_inserted++;
378
379       occ->recip_def_stmt = new_stmt;
380     }
381
382   occ->recip_def = recip_def;
383   for (occ_child = occ->children; occ_child; occ_child = occ_child->next)
384     insert_reciprocals (def_gsi, occ_child, def, recip_def, threshold);
385 }
386
387
388 /* Replace the division at USE_P with a multiplication by the reciprocal, if
389    possible.  */
390
391 static inline void
392 replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
393 {
394   gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
395   basic_block bb = gimple_bb (use_stmt);
396   struct occurrence *occ = (struct occurrence *) bb->aux;
397
398   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
399       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
400     {
401       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
402       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
403       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
404       fold_stmt_inplace (&gsi);
405       update_stmt (use_stmt);
406     }
407 }
408
409
410 /* Free OCC and return one more "struct occurrence" to be freed.  */
411
412 static struct occurrence *
413 free_bb (struct occurrence *occ)
414 {
415   struct occurrence *child, *next;
416
417   /* First get the two pointers hanging off OCC.  */
418   next = occ->next;
419   child = occ->children;
420   occ->bb->aux = NULL;
421   pool_free (occ_pool, occ);
422
423   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
424   if (!child)
425     return next;
426   else
427     {
428       while (next)
429         next = free_bb (next);
430
431       return child;
432     }
433 }
434
435
436 /* Look for floating-point divisions among DEF's uses, and try to
437    replace them by multiplications with the reciprocal.  Add
438    as many statements computing the reciprocal as needed.
439
440    DEF must be a GIMPLE register of a floating-point type.  */
441
442 static void
443 execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
444 {
445   use_operand_p use_p;
446   imm_use_iterator use_iter;
447   struct occurrence *occ;
448   int count = 0, threshold;
449
450   gcc_assert (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)) && is_gimple_reg (def));
451
452   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, use_iter, def)
453     {
454       gimple use_stmt = USE_STMT (use_p);
455       if (is_division_by (use_stmt, def))
456         {
457           register_division_in (gimple_bb (use_stmt));
458           count++;
459         }
460     }
461
462   /* Do the expensive part only if we can hope to optimize something.  */
463   threshold = targetm.min_divisions_for_recip_mul (TYPE_MODE (TREE_TYPE (def)));
464   if (count >= threshold)
465     {
466       gimple use_stmt;
467       for (occ = occ_head; occ; occ = occ->next)
468         {
469           compute_merit (occ);
470           insert_reciprocals (def_gsi, occ, def, NULL, threshold);
471         }
472
473       FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, def)
474         {
475           if (is_division_by (use_stmt, def))
476             {
477               FOR_EACH_IMM_USE_ON_STMT (use_p, use_iter)
478                 replace_reciprocal (use_p);
479             }
480         }
481     }
482
483   for (occ = occ_head; occ; )
484     occ = free_bb (occ);
485
486   occ_head = NULL;
487 }
488
489 static bool
490 gate_cse_reciprocals (void)
491 {
492   return optimize && flag_reciprocal_math;
493 }
494
495 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
496    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
497 static unsigned int
498 execute_cse_reciprocals (void)
499 {
500   basic_block bb;
501   tree arg;
502
503   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
504                                 sizeof (struct occurrence),
505                                 n_basic_blocks / 3 + 1);
506
507   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
508   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
509   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
510
511 #ifdef ENABLE_CHECKING
512   FOR_EACH_BB (bb)
513     gcc_assert (!bb->aux);
514 #endif
515
516   for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
517     if (gimple_default_def (cfun, arg)
518         && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
519         && is_gimple_reg (arg))
520       execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
521
522   FOR_EACH_BB (bb)
523     {
524       gimple_stmt_iterator gsi;
525       gimple phi;
526       tree def;
527
528       for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
529         {
530           phi = gsi_stmt (gsi);
531           def = PHI_RESULT (phi);
532           if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
533               && is_gimple_reg (def))
534             execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
535         }
536
537       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
538         {
539           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
540
541           if (gimple_has_lhs (stmt)
542               && (def = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_DEF)) != NULL
543               && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
544               && TREE_CODE (def) == SSA_NAME)
545             execute_cse_reciprocals_1 (&gsi, def);
546         }
547
548       if (optimize_bb_for_size_p (bb))
549         continue;
550
551       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
552       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
553         {
554           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
555           tree fndecl;
556
557           if (is_gimple_assign (stmt)
558               && gimple_assign_rhs_code (stmt) == RDIV_EXPR)
559             {
560               tree arg1 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
561               gimple stmt1;
562
563               if (TREE_CODE (arg1) != SSA_NAME)
564                 continue;
565
566               stmt1 = SSA_NAME_DEF_STMT (arg1);
567
568               if (is_gimple_call (stmt1)
569                   && gimple_call_lhs (stmt1)
570                   && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt1))
571                   && (DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
572                       || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD))
573                 {
574                   enum built_in_function code;
575                   bool md_code, fail;
576                   imm_use_iterator ui;
577                   use_operand_p use_p;
578
579                   code = DECL_FUNCTION_CODE (fndecl);
580                   md_code = DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_MD;
581
582                   fndecl = targetm.builtin_reciprocal (code, md_code, false);
583                   if (!fndecl)
584                     continue;
585
586                   /* Check that all uses of the SSA name are divisions,
587                      otherwise replacing the defining statement will do
588                      the wrong thing.  */
589                   fail = false;
590                   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, ui, arg1)
591                     {
592                       gimple stmt2 = USE_STMT (use_p);
593                       if (is_gimple_debug (stmt2))
594                         continue;
595                       if (!is_gimple_assign (stmt2)
596                           || gimple_assign_rhs_code (stmt2) != RDIV_EXPR
597                           || gimple_assign_rhs1 (stmt2) == arg1
598                           || gimple_assign_rhs2 (stmt2) != arg1)
599                         {
600                           fail = true;
601                           break;
602                         }
603                     }
604                   if (fail)
605                     continue;
606
607                   gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
608                   gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
609                   update_stmt (stmt1);
610                   reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
611
612                   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
613                     {
614                       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
615                       gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
616                       fold_stmt_inplace (&gsi);
617                       update_stmt (stmt);
618                     }
619                 }
620             }
621         }
622     }
623
624   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
625                             reciprocal_stats.rdivs_inserted);
626   statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
627                             reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
628
629   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
630   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
631   free_alloc_pool (occ_pool);
632   return 0;
633 }
634
635 struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
636 {
637  {
638   GIMPLE_PASS,
639   "recip",                              /* name */
640   gate_cse_reciprocals,                 /* gate */
641   execute_cse_reciprocals,              /* execute */
642   NULL,                                 /* sub */
643   NULL,                                 /* next */
644   0,                                    /* static_pass_number */
645   TV_NONE,                              /* tv_id */
646   PROP_ssa,                             /* properties_required */
647   0,                                    /* properties_provided */
648   0,                                    /* properties_destroyed */
649   0,                                    /* todo_flags_start */
650   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
651     | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
652  }
653 };
654
655 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
656    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
657    is not yet initialized.  Returns true if the occurrence was pushed on
658    the vector.  Adjusts *TOP_BB to be the basic block dominating all
659    statements in the vector.  */
660
661 static bool
662 maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
663                      basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
664 {
665   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
666   if (*top_bb
667       && (*top_bb == use_bb
668           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
669     VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
670   else if (!*top_bb
671            || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
672     {
673       VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
674       *top_bb = use_bb;
675     }
676   else
677     return false;
678
679   return true;
680 }
681
682 /* Look for sin, cos and cexpi calls with the same argument NAME and
683    create a single call to cexpi CSEing the result in this case.
684    We first walk over all immediate uses of the argument collecting
685    statements that we can CSE in a vector and in a second pass replace
686    the statement rhs with a REALPART or IMAGPART expression on the
687    result of the cexpi call we insert before the use statement that
688    dominates all other candidates.  */
689
690 static bool
691 execute_cse_sincos_1 (tree name)
692 {
693   gimple_stmt_iterator gsi;
694   imm_use_iterator use_iter;
695   tree fndecl, res, type;
696   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
697   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
698   VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
699   basic_block top_bb = NULL;
700   int i;
701   bool cfg_changed = false;
702
703   type = TREE_TYPE (name);
704   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, use_iter, name)
705     {
706       if (gimple_code (use_stmt) != GIMPLE_CALL
707           || !gimple_call_lhs (use_stmt)
708           || !(fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt))
709           || DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) != BUILT_IN_NORMAL)
710         continue;
711
712       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
713         {
714         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
715           seen_cos |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
716           break;
717
718         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
719           seen_sin |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
720           break;
721
722         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
723           seen_cexpi |= maybe_record_sincos (&stmts, &top_bb, use_stmt) ? 1 : 0;
724           break;
725
726         default:;
727         }
728     }
729
730   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
731     {
732       VEC_free(gimple, heap, stmts);
733       return false;
734     }
735
736   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
737      the name def statement.  */
738   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
739   if (!fndecl)
740     return false;
741   res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
742   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
743   res = make_ssa_name (res, stmt);
744   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
745
746   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
747   if (!SSA_NAME_IS_DEFAULT_DEF (name)
748       && gimple_code (def_stmt) != GIMPLE_PHI
749       && gimple_bb (def_stmt) == top_bb)
750     {
751       gsi = gsi_for_stmt (def_stmt);
752       gsi_insert_after (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
753     }
754   else
755     {
756       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
757       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
758     }
759   update_stmt (stmt);
760   sincos_stats.inserted++;
761
762   /* And adjust the recorded old call sites.  */
763   for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
764     {
765       tree rhs = NULL;
766       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
767
768       switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
769         {
770         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
771           rhs = fold_build1 (REALPART_EXPR, type, res);
772           break;
773
774         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
775           rhs = fold_build1 (IMAGPART_EXPR, type, res);
776           break;
777
778         CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
779           rhs = res;
780           break;
781
782         default:;
783           gcc_unreachable ();
784         }
785
786         /* Replace call with a copy.  */
787         stmt = gimple_build_assign (gimple_call_lhs (use_stmt), rhs);
788
789         gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
790         gsi_replace (&gsi, stmt, true);
791         if (gimple_purge_dead_eh_edges (gimple_bb (stmt)))
792           cfg_changed = true;
793     }
794
795   VEC_free(gimple, heap, stmts);
796
797   return cfg_changed;
798 }
799
800 /* To evaluate powi(x,n), the floating point value x raised to the
801    constant integer exponent n, we use a hybrid algorithm that
802    combines the "window method" with look-up tables.  For an
803    introduction to exponentiation algorithms and "addition chains",
804    see section 4.6.3, "Evaluation of Powers" of Donald E. Knuth,
805    "Seminumerical Algorithms", Vol. 2, "The Art of Computer Programming",
806    3rd Edition, 1998, and Daniel M. Gordon, "A Survey of Fast Exponentiation
807    Methods", Journal of Algorithms, Vol. 27, pp. 129-146, 1998.  */
808
809 /* Provide a default value for POWI_MAX_MULTS, the maximum number of
810    multiplications to inline before calling the system library's pow
811    function.  powi(x,n) requires at worst 2*bits(n)-2 multiplications,
812    so this default never requires calling pow, powf or powl.  */
813
814 #ifndef POWI_MAX_MULTS
815 #define POWI_MAX_MULTS  (2*HOST_BITS_PER_WIDE_INT-2)
816 #endif
817
818 /* The size of the "optimal power tree" lookup table.  All
819    exponents less than this value are simply looked up in the
820    powi_table below.  This threshold is also used to size the
821    cache of pseudo registers that hold intermediate results.  */
822 #define POWI_TABLE_SIZE 256
823
824 /* The size, in bits of the window, used in the "window method"
825    exponentiation algorithm.  This is equivalent to a radix of
826    (1<<POWI_WINDOW_SIZE) in the corresponding "m-ary method".  */
827 #define POWI_WINDOW_SIZE 3
828
829 /* The following table is an efficient representation of an
830    "optimal power tree".  For each value, i, the corresponding
831    value, j, in the table states than an optimal evaluation
832    sequence for calculating pow(x,i) can be found by evaluating
833    pow(x,j)*pow(x,i-j).  An optimal power tree for the first
834    100 integers is given in Knuth's "Seminumerical algorithms".  */
835
836 static const unsigned char powi_table[POWI_TABLE_SIZE] =
837   {
838       0,   1,   1,   2,   2,   3,   3,   4,  /*   0 -   7 */
839       4,   6,   5,   6,   6,  10,   7,   9,  /*   8 -  15 */
840       8,  16,   9,  16,  10,  12,  11,  13,  /*  16 -  23 */
841      12,  17,  13,  18,  14,  24,  15,  26,  /*  24 -  31 */
842      16,  17,  17,  19,  18,  33,  19,  26,  /*  32 -  39 */
843      20,  25,  21,  40,  22,  27,  23,  44,  /*  40 -  47 */
844      24,  32,  25,  34,  26,  29,  27,  44,  /*  48 -  55 */
845      28,  31,  29,  34,  30,  60,  31,  36,  /*  56 -  63 */
846      32,  64,  33,  34,  34,  46,  35,  37,  /*  64 -  71 */
847      36,  65,  37,  50,  38,  48,  39,  69,  /*  72 -  79 */
848      40,  49,  41,  43,  42,  51,  43,  58,  /*  80 -  87 */
849      44,  64,  45,  47,  46,  59,  47,  76,  /*  88 -  95 */
850      48,  65,  49,  66,  50,  67,  51,  66,  /*  96 - 103 */
851      52,  70,  53,  74,  54, 104,  55,  74,  /* 104 - 111 */
852      56,  64,  57,  69,  58,  78,  59,  68,  /* 112 - 119 */
853      60,  61,  61,  80,  62,  75,  63,  68,  /* 120 - 127 */
854      64,  65,  65, 128,  66, 129,  67,  90,  /* 128 - 135 */
855      68,  73,  69, 131,  70,  94,  71,  88,  /* 136 - 143 */
856      72, 128,  73,  98,  74, 132,  75, 121,  /* 144 - 151 */
857      76, 102,  77, 124,  78, 132,  79, 106,  /* 152 - 159 */
858      80,  97,  81, 160,  82,  99,  83, 134,  /* 160 - 167 */
859      84,  86,  85,  95,  86, 160,  87, 100,  /* 168 - 175 */
860      88, 113,  89,  98,  90, 107,  91, 122,  /* 176 - 183 */
861      92, 111,  93, 102,  94, 126,  95, 150,  /* 184 - 191 */
862      96, 128,  97, 130,  98, 133,  99, 195,  /* 192 - 199 */
863     100, 128, 101, 123, 102, 164, 103, 138,  /* 200 - 207 */
864     104, 145, 105, 146, 106, 109, 107, 149,  /* 208 - 215 */
865     108, 200, 109, 146, 110, 170, 111, 157,  /* 216 - 223 */
866     112, 128, 113, 130, 114, 182, 115, 132,  /* 224 - 231 */
867     116, 200, 117, 132, 118, 158, 119, 206,  /* 232 - 239 */
868     120, 240, 121, 162, 122, 147, 123, 152,  /* 240 - 247 */
869     124, 166, 125, 214, 126, 138, 127, 153,  /* 248 - 255 */
870   };
871
872
873 /* Return the number of multiplications required to calculate
874    powi(x,n) where n is less than POWI_TABLE_SIZE.  This is a
875    subroutine of powi_cost.  CACHE is an array indicating
876    which exponents have already been calculated.  */
877
878 static int
879 powi_lookup_cost (unsigned HOST_WIDE_INT n, bool *cache)
880 {
881   /* If we've already calculated this exponent, then this evaluation
882      doesn't require any additional multiplications.  */
883   if (cache[n])
884     return 0;
885
886   cache[n] = true;
887   return powi_lookup_cost (n - powi_table[n], cache)
888          + powi_lookup_cost (powi_table[n], cache) + 1;
889 }
890
891 /* Return the number of multiplications required to calculate
892    powi(x,n) for an arbitrary x, given the exponent N.  This
893    function needs to be kept in sync with powi_as_mults below.  */
894
895 static int
896 powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
897 {
898   bool cache[POWI_TABLE_SIZE];
899   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
900   unsigned HOST_WIDE_INT val;
901   int result;
902
903   if (n == 0)
904     return 0;
905
906   /* Ignore the reciprocal when calculating the cost.  */
907   val = (n < 0) ? -n : n;
908
909   /* Initialize the exponent cache.  */
910   memset (cache, 0, POWI_TABLE_SIZE * sizeof (bool));
911   cache[1] = true;
912
913   result = 0;
914
915   while (val >= POWI_TABLE_SIZE)
916     {
917       if (val & 1)
918         {
919           digit = val & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
920           result += powi_lookup_cost (digit, cache)
921                     + POWI_WINDOW_SIZE + 1;
922           val >>= POWI_WINDOW_SIZE;
923         }
924       else
925         {
926           val >>= 1;
927           result++;
928         }
929     }
930
931   return result + powi_lookup_cost (val, cache);
932 }
933
934 /* Recursive subroutine of powi_as_mults.  This function takes the
935    array, CACHE, of already calculated exponents and an exponent N and
936    returns a tree that corresponds to CACHE[1]**N, with type TYPE.  */
937
938 static tree
939 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
940                  HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
941 {
942   tree op0, op1, ssa_target;
943   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
944   gimple mult_stmt;
945
946   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
947     return cache[n];
948
949   ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
950
951   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
952     {
953       cache[n] = ssa_target;
954       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
955       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
956     }
957   else if (n & 1)
958     {
959       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
960       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
961       op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
962     }
963   else
964     {
965       op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
966       op1 = op0;
967     }
968
969   mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
970   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
971   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
972
973   return ssa_target;
974 }
975
976 /* Convert ARG0**N to a tree of multiplications of ARG0 with itself.
977    This function needs to be kept in sync with powi_cost above.  */
978
979 static tree
980 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
981                tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
982 {
983   tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
984   gimple div_stmt;
985
986   if (n == 0)
987     return build_real (type, dconst1);
988
989   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
990   cache[1] = arg0;
991
992   target = create_tmp_reg (type, "powmult");
993   add_referenced_var (target);
994
995   result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
996
997   if (n >= 0)
998     return result;
999
1000   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
1001   target = make_ssa_name (target, NULL);
1002   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
1003                                            build_real (type, dconst1),
1004                                            result);
1005   gimple_set_location (div_stmt, loc);
1006   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
1007
1008   return target;
1009 }
1010
1011 /* ARG0 and N are the two arguments to a powi builtin in GSI with
1012    location info LOC.  If the arguments are appropriate, create an
1013    equivalent sequence of statements prior to GSI using an optimal
1014    number of multiplications, and return an expession holding the
1015    result.  */
1016
1017 static tree
1018 gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1019                             tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
1020 {
1021   /* Avoid largest negative number.  */
1022   if (n != -n
1023       && ((n >= -1 && n <= 2)
1024           || (optimize_function_for_speed_p (cfun)
1025               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1026     return powi_as_mults (gsi, loc, arg0, n);
1027
1028   return NULL_TREE;
1029 }
1030
1031 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
1032    Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
1033    variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
1034    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
1035    SSA name.  */
1036
1037 static tree
1038 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1039                        tree *var, tree fn, tree arg)
1040 {
1041   gimple call_stmt;
1042   tree ssa_target;
1043
1044   if (!*var)
1045     {
1046       *var = create_tmp_reg (TREE_TYPE (arg), "powroot");
1047       add_referenced_var (*var);
1048     }
1049
1050   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
1051   ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
1052   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
1053   gimple_set_location (call_stmt, loc);
1054   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
1055
1056   return ssa_target;
1057 }
1058
1059 /* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
1060    ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
1061    TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
1062    return the fresh SSA name.*/
1063
1064 static tree
1065 build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1066                         tree target, enum tree_code code, tree arg0, tree arg1)
1067 {
1068   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1069   gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
1070   gimple_set_location (stmt, loc);
1071   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1072   return result;
1073 }
1074
1075 /* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
1076    ARG, assigning the result to a new SSA name for variable TARGET.  
1077    Insert the statement prior to GSI's current position, and return
1078    the fresh SSA name.  */
1079
1080 static inline tree
1081 build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
1082                       tree target, enum tree_code code, tree arg0)
1083 {
1084   tree result = make_ssa_name (target, NULL);
1085   gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
1086   gimple_set_location (stmt, loc);
1087   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
1088   return result;
1089 }
1090
1091 /* Build a gimple assignment to cast VAL to TARGET.  Insert the statement
1092    prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
1093
1094 static tree
1095 build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
1096                        tree target, tree val)
1097 {
1098   return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, CONVERT_EXPR, val, NULL);
1099 }
1100
1101 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
1102    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
1103    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
1104    expession holding the result.  */
1105
1106 static tree
1107 gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, 
1108                            tree arg0, tree arg1)
1109 {
1110   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
1111   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
1112   HOST_WIDE_INT n;
1113   tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
1114   tree target = NULL_TREE;
1115   enum machine_mode mode;
1116   bool hw_sqrt_exists;
1117
1118   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
1119      to be done.  */
1120   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
1121     return NULL_TREE;
1122
1123   /* If the exponent is equivalent to an integer, expand to an optimal
1124      multiplication sequence when profitable.  */
1125   c = TREE_REAL_CST (arg1);
1126   n = real_to_integer (&c);
1127   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1128
1129   if (real_identical (&c, &cint)
1130       && ((n >= -1 && n <= 2)
1131           || (flag_unsafe_math_optimizations
1132               && optimize_insn_for_speed_p ()
1133               && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
1134     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
1135
1136   /* Attempt various optimizations using sqrt and cbrt.  */
1137   type = TREE_TYPE (arg0);
1138   mode = TYPE_MODE (type);
1139   sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1140
1141   /* Optimize pow(x,0.5) = sqrt(x).  This replacement is always safe
1142      unless signed zeros must be maintained.  pow(-0,0.5) = +0, while
1143      sqrt(-0) = -0.  */
1144   if (sqrtfn
1145       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
1146       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
1147     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1148
1149   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
1150      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
1151      so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
1152      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1153   dconst1_4 = dconst1;
1154   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
1155   hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
1156
1157   if (flag_unsafe_math_optimizations
1158       && sqrtfn
1159       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
1160       && hw_sqrt_exists)
1161     {
1162       /* sqrt(x)  */
1163       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1164
1165       /* sqrt(sqrt(x))  */
1166       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1167     }
1168       
1169   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
1170      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
1171      a hardware sqrt insn.  */
1172   real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
1173   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
1174
1175   if (flag_unsafe_math_optimizations
1176       && sqrtfn
1177       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1178       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
1179       && hw_sqrt_exists)
1180     {
1181       /* sqrt(x)  */
1182       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1183
1184       /* sqrt(sqrt(x))  */
1185       sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sqrt_arg0);
1186
1187       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
1188       return build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1189                                      sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
1190     }
1191
1192   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
1193      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
1194      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
1195      a NaN with the "invalid" exception raised, because the value
1196      of 1./3. actually has an even denominator.  The correct value
1197      of cbrt(x) is a negative real value.  */
1198   cbrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CBRT);
1199   dconst1_3 = real_value_truncate (mode, dconst_third ());
1200
1201   if (flag_unsafe_math_optimizations
1202       && cbrtfn
1203       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1204       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
1205     return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1206   
1207   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
1208      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
1209   dconst1_6 = dconst1_3;
1210   SET_REAL_EXP (&dconst1_6, REAL_EXP (&dconst1_6) - 1);
1211
1212   if (flag_unsafe_math_optimizations
1213       && sqrtfn
1214       && cbrtfn
1215       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1216       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1217       && hw_sqrt_exists
1218       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
1219     {
1220       /* sqrt(x)  */
1221       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1222
1223       /* cbrt(sqrt(x))  */
1224       return build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, sqrt_arg0);
1225     }
1226
1227   /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n, into
1228
1229        sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
1230        1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
1231
1232      Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
1233   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
1234   n = real_to_integer (&c2);
1235   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1236
1237   if (flag_unsafe_math_optimizations
1238       && sqrtfn
1239       && real_identical (&c2, &cint))
1240     {
1241       tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
1242
1243       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
1244          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1245          n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
1246       if (absu_hwi (n) != 1)
1247         {
1248           powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1249                                                      abs_hwi (n / 2));
1250           if (!powi_x_ndiv2)
1251             return NULL_TREE;
1252         }
1253
1254       /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
1255          result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
1256       sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, arg0);
1257
1258       if (absu_hwi (n) == 1)
1259         result = sqrt_arg0;
1260       else
1261         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1262                                          sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
1263
1264       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1265       if (n < 0)
1266         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR,
1267                                          build_real (type, dconst1), result);
1268       return result;
1269     }
1270
1271   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
1272
1273      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
1274      1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
1275
1276      Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
1277      different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
1278      negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
1279      math and positive x or finite math.  */
1280   real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, 0, 0);
1281   real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
1282   real_round (&c2, mode, &c2);
1283   n = real_to_integer (&c2);
1284   real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
1285   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
1286   real_convert (&c2, mode, &c2);
1287
1288   if (flag_unsafe_math_optimizations
1289       && cbrtfn
1290       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
1291       && real_identical (&c2, &c)
1292       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
1293       && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
1294     {
1295       tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
1296
1297       /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
1298          possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
1299          abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
1300       if (absu_hwi (n) >= 3)
1301         {
1302           powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
1303                                                      abs_hwi (n / 3));
1304           if (!powi_x_ndiv3)
1305             return NULL_TREE;
1306         }
1307
1308       /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
1309          as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
1310          either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
1311       cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, cbrtfn, arg0);
1312
1313       if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
1314         powi_cbrt_x = cbrt_x;
1315       else
1316         powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1317                                               cbrt_x, cbrt_x);
1318
1319       /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
1320       if (absu_hwi (n) < 3)
1321         result = powi_cbrt_x;
1322       else
1323         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1324                                          powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
1325
1326       /* If n is negative, reciprocate the result.  */
1327       if (n < 0)
1328         result = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, RDIV_EXPR, 
1329                                          build_real (type, dconst1), result);
1330
1331       return result;
1332     }
1333
1334   /* No optimizations succeeded.  */
1335   return NULL_TREE;
1336 }
1337
1338 /* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
1339    LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
1340    sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
1341    of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
1342
1343 static tree
1344 gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
1345 {
1346   tree target, real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
1347   tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
1348   tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
1349   enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
1350
1351   if (!flag_unsafe_math_optimizations
1352       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
1353       || !sqrtfn
1354       || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
1355     return NULL_TREE;
1356
1357   target = create_tmp_reg (type, "cabs");
1358   add_referenced_var (target);
1359
1360   real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target,
1361                                     REALPART_EXPR, arg);
1362   addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1363                                     real_part, real_part);
1364   imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, target, 
1365                                     IMAGPART_EXPR, arg);
1366   addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, MULT_EXPR,
1367                                     imag_part, imag_part);
1368   sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, target, PLUS_EXPR, addend1, addend2);
1369   result = build_and_insert_call (gsi, loc, &target, sqrtfn, sum);
1370
1371   return result;
1372 }
1373
1374 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
1375    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
1376    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
1377
1378 static unsigned int
1379 execute_cse_sincos (void)
1380 {
1381   basic_block bb;
1382   bool cfg_changed = false;
1383
1384   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1385   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
1386
1387   FOR_EACH_BB (bb)
1388     {
1389       gimple_stmt_iterator gsi;
1390
1391       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1392         {
1393           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1394           tree fndecl;
1395
1396           if (is_gimple_call (stmt)
1397               && gimple_call_lhs (stmt)
1398               && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
1399               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
1400             {
1401               tree arg, arg0, arg1, result;
1402               HOST_WIDE_INT n;
1403               location_t loc;
1404
1405               switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
1406                 {
1407                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_COS):
1408                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
1409                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
1410                   /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
1411                   if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
1412                     break;
1413
1414                   arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
1415                   if (TREE_CODE (arg) == SSA_NAME)
1416                     cfg_changed |= execute_cse_sincos_1 (arg);
1417                   break;
1418
1419                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POW):
1420                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1421                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1422
1423                   loc = gimple_location (stmt);
1424                   result = gimple_expand_builtin_pow (&gsi, loc, arg0, arg1);
1425
1426                   if (result)
1427                     {
1428                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1429                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1430                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1431                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1432                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1433                       if (gimple_vdef (stmt))
1434                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1435                     }
1436                   break;
1437
1438                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
1439                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1440                   arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
1441                   if (!host_integerp (arg1, 0))
1442                     break;
1443
1444                   n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
1445                   loc = gimple_location (stmt);
1446                   result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
1447
1448                   if (result)
1449                     {
1450                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1451                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1452                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1453                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1454                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1455                       if (gimple_vdef (stmt))
1456                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1457                     }
1458                   break;
1459
1460                 CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
1461                   arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
1462                   loc = gimple_location (stmt);
1463                   result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
1464
1465                   if (result)
1466                     {
1467                       tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
1468                       gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
1469                       gimple_set_location (new_stmt, loc);
1470                       unlink_stmt_vdef (stmt);
1471                       gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
1472                       if (gimple_vdef (stmt))
1473                         release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
1474                     }
1475                   break;
1476
1477                 default:;
1478                 }
1479             }
1480         }
1481     }
1482
1483   statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
1484                             sincos_stats.inserted);
1485
1486   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1487   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
1488 }
1489
1490 static bool
1491 gate_cse_sincos (void)
1492 {
1493   /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
1494      piggybacks on this pass.  */
1495   return optimize;
1496 }
1497
1498 struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
1499 {
1500  {
1501   GIMPLE_PASS,
1502   "sincos",                             /* name */
1503   gate_cse_sincos,                      /* gate */
1504   execute_cse_sincos,                   /* execute */
1505   NULL,                                 /* sub */
1506   NULL,                                 /* next */
1507   0,                                    /* static_pass_number */
1508   TV_NONE,                              /* tv_id */
1509   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1510   0,                                    /* properties_provided */
1511   0,                                    /* properties_destroyed */
1512   0,                                    /* todo_flags_start */
1513   TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1514     | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
1515  }
1516 };
1517
1518 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
1519    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
1520    consisting of byte size markers:
1521
1522    0    - byte has the value 0
1523    1..size - byte contains the content of the byte
1524    number indexed with that value minus one  */
1525
1526 struct symbolic_number {
1527   unsigned HOST_WIDEST_INT n;
1528   int size;
1529 };
1530
1531 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
1532    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
1533    on a symbolic number.  */
1534
1535 static inline bool
1536 do_shift_rotate (enum tree_code code,
1537                  struct symbolic_number *n,
1538                  int count)
1539 {
1540   if (count % 8 != 0)
1541     return false;
1542
1543   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
1544      into the significant bits.  */
1545   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1546     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1547
1548   switch (code)
1549     {
1550     case LSHIFT_EXPR:
1551       n->n <<= count;
1552       break;
1553     case RSHIFT_EXPR:
1554       n->n >>= count;
1555       break;
1556     case LROTATE_EXPR:
1557       n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1558       break;
1559     case RROTATE_EXPR:
1560       n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
1561       break;
1562     default:
1563       return false;
1564     }
1565   /* Zero unused bits for size.  */
1566   if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1567     n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1568   return true;
1569 }
1570
1571 /* Perform sanity checking for the symbolic number N and the gimple
1572    statement STMT.  */
1573
1574 static inline bool
1575 verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
1576 {
1577   tree lhs_type;
1578
1579   lhs_type = gimple_expr_type (stmt);
1580
1581   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
1582     return false;
1583
1584   if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
1585     return false;
1586
1587   return true;
1588 }
1589
1590 /* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
1591    the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
1592    operation could successfully be executed the function returns the
1593    tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
1594
1595 static tree
1596 find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
1597 {
1598   enum tree_code code;
1599   tree rhs1, rhs2 = NULL;
1600   gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
1601   tree source_expr1;
1602   enum gimple_rhs_class rhs_class;
1603
1604   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
1605     return NULL_TREE;
1606
1607   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
1608
1609   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
1610     return NULL_TREE;
1611
1612   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
1613   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
1614   rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
1615
1616   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1617     rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
1618
1619   /* Handle unary rhs and binary rhs with integer constants as second
1620      operand.  */
1621
1622   if (rhs_class == GIMPLE_UNARY_RHS
1623       || (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS
1624           && TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST))
1625     {
1626       if (code != BIT_AND_EXPR
1627           && code != LSHIFT_EXPR
1628           && code != RSHIFT_EXPR
1629           && code != LROTATE_EXPR
1630           && code != RROTATE_EXPR
1631           && code != NOP_EXPR
1632           && code != CONVERT_EXPR)
1633         return NULL_TREE;
1634
1635       source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
1636
1637       /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
1638          to initialize the symbolic number.  */
1639       if (!source_expr1)
1640         {
1641           /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
1642              value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
1643              order byte is set to n->size and the lowest order
1644              byte to 1.  */
1645           n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
1646           if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
1647             return NULL_TREE;
1648           n->size /= BITS_PER_UNIT;
1649           n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1650                   (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
1651
1652           if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1653             n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
1654                      (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1655
1656           source_expr1 = rhs1;
1657         }
1658
1659       switch (code)
1660         {
1661         case BIT_AND_EXPR:
1662           {
1663             int i;
1664             unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
1665             unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
1666
1667             /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
1668             for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
1669               if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
1670                 return NULL_TREE;
1671
1672             n->n &= val;
1673           }
1674           break;
1675         case LSHIFT_EXPR:
1676         case RSHIFT_EXPR:
1677         case LROTATE_EXPR:
1678         case RROTATE_EXPR:
1679           if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
1680             return NULL_TREE;
1681           break;
1682         CASE_CONVERT:
1683           {
1684             int type_size;
1685
1686             type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1687             if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
1688               return NULL_TREE;
1689
1690             if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
1691               {
1692                 /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
1693                    belonging to the target type.  */
1694                 n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
1695               }
1696             n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
1697           }
1698           break;
1699         default:
1700           return NULL_TREE;
1701         };
1702       return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
1703     }
1704
1705   /* Handle binary rhs.  */
1706
1707   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
1708     {
1709       struct symbolic_number n1, n2;
1710       tree source_expr2;
1711
1712       if (code != BIT_IOR_EXPR)
1713         return NULL_TREE;
1714
1715       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
1716         return NULL_TREE;
1717
1718       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
1719
1720       switch (code)
1721         {
1722         case BIT_IOR_EXPR:
1723           source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
1724
1725           if (!source_expr1)
1726             return NULL_TREE;
1727
1728           source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
1729
1730           if (source_expr1 != source_expr2
1731               || n1.size != n2.size)
1732             return NULL_TREE;
1733
1734           n->size = n1.size;
1735           n->n = n1.n | n2.n;
1736
1737           if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
1738             return NULL_TREE;
1739
1740           break;
1741         default:
1742           return NULL_TREE;
1743         }
1744       return source_expr1;
1745     }
1746   return NULL_TREE;
1747 }
1748
1749 /* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
1750    SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
1751    byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
1752
1753 static tree
1754 find_bswap (gimple stmt)
1755 {
1756 /* The number which the find_bswap result should match in order to
1757    have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
1758    to the size of the symbolic number before using it.  */
1759   unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
1760     sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
1761     (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
1762
1763   struct symbolic_number n;
1764   tree source_expr;
1765   int limit;
1766
1767   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
1768      correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
1769      increase that number by three  here in order to also
1770      cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
1771      in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
1772   limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
1773   limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
1774   source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
1775
1776   if (!source_expr)
1777     return NULL_TREE;
1778
1779   /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
1780   if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
1781     {
1782       unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
1783         ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
1784
1785       n.n &= mask;
1786       cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
1787     }
1788
1789   /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
1790      with the largest digit in the highest order byte.  */
1791   if (cmp != n.n)
1792     return NULL_TREE;
1793
1794   return source_expr;
1795 }
1796
1797 /* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
1798    builtin invokation.  */
1799
1800 static unsigned int
1801 execute_optimize_bswap (void)
1802 {
1803   basic_block bb;
1804   bool bswap32_p, bswap64_p;
1805   bool changed = false;
1806   tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
1807
1808   if (BITS_PER_UNIT != 8)
1809     return 0;
1810
1811   if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
1812     return 0;
1813
1814   bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
1815                && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
1816   bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
1817                && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
1818                    || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
1819
1820   if (!bswap32_p && !bswap64_p)
1821     return 0;
1822
1823   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
1824      assumes that the return and argument type are the same.  */
1825   if (bswap32_p)
1826     {
1827       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1828       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1829     }
1830
1831   if (bswap64_p)
1832     {
1833       tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1834       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
1835     }
1836
1837   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
1838
1839   FOR_EACH_BB (bb)
1840     {
1841       gimple_stmt_iterator gsi;
1842
1843       /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
1844          widest match. As bswap pattern matching doesn't handle
1845          previously inserted smaller bswap replacements as sub-
1846          patterns, the wider variant wouldn't be detected.  */
1847       for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_prev (&gsi))
1848         {
1849           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1850           tree bswap_src, bswap_type;
1851           tree bswap_tmp;
1852           tree fndecl = NULL_TREE;
1853           int type_size;
1854           gimple call;
1855
1856           if (!is_gimple_assign (stmt)
1857               || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
1858             continue;
1859
1860           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
1861
1862           switch (type_size)
1863             {
1864             case 32:
1865               if (bswap32_p)
1866                 {
1867                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
1868                   bswap_type = bswap32_type;
1869                 }
1870               break;
1871             case 64:
1872               if (bswap64_p)
1873                 {
1874                   fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
1875                   bswap_type = bswap64_type;
1876                 }
1877               break;
1878             default:
1879               continue;
1880             }
1881
1882           if (!fndecl)
1883             continue;
1884
1885           bswap_src = find_bswap (stmt);
1886
1887           if (!bswap_src)
1888             continue;
1889
1890           changed = true;
1891           if (type_size == 32)
1892             bswap_stats.found_32bit++;
1893           else
1894             bswap_stats.found_64bit++;
1895
1896           bswap_tmp = bswap_src;
1897
1898           /* Convert the src expression if necessary.  */
1899           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1900             {
1901               gimple convert_stmt;
1902
1903               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
1904               add_referenced_var (bswap_tmp);
1905               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1906
1907               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1908                                CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
1909               gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1910             }
1911
1912           call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
1913
1914           bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
1915
1916           /* Convert the result if necessary.  */
1917           if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
1918             {
1919               gimple convert_stmt;
1920
1921               bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
1922               add_referenced_var (bswap_tmp);
1923               bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
1924               convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
1925                                CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
1926               gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
1927             }
1928
1929           gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
1930
1931           if (dump_file)
1932             {
1933               fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
1934                        (int)type_size);
1935               print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
1936             }
1937
1938           gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
1939           gsi_remove (&gsi, true);
1940         }
1941     }
1942
1943   statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
1944                             bswap_stats.found_32bit);
1945   statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
1946                             bswap_stats.found_64bit);
1947
1948   return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
1949           | TODO_verify_stmts : 0);
1950 }
1951
1952 static bool
1953 gate_optimize_bswap (void)
1954 {
1955   return flag_expensive_optimizations && optimize;
1956 }
1957
1958 struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
1959 {
1960  {
1961   GIMPLE_PASS,
1962   "bswap",                              /* name */
1963   gate_optimize_bswap,                  /* gate */
1964   execute_optimize_bswap,               /* execute */
1965   NULL,                                 /* sub */
1966   NULL,                                 /* next */
1967   0,                                    /* static_pass_number */
1968   TV_NONE,                              /* tv_id */
1969   PROP_ssa,                             /* properties_required */
1970   0,                                    /* properties_provided */
1971   0,                                    /* properties_destroyed */
1972   0,                                    /* todo_flags_start */
1973   0                                     /* todo_flags_finish */
1974  }
1975 };
1976
1977 /* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
1978    assuming a target type of TYPE.
1979    There are two cases:
1980
1981      - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
1982        in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
1983
1984      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
1985        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
1986
1987 static bool
1988 is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
1989                         tree *new_rhs_out)
1990 {
1991   gimple stmt;
1992   tree type1, rhs1;
1993   enum tree_code rhs_code;
1994
1995   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
1996     {
1997       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
1998       if (is_gimple_assign (stmt))
1999         {
2000           rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2001           if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
2002               ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
2003               : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
2004             rhs1 = rhs;
2005           else
2006             {
2007               rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2008
2009               if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2010                 {
2011                   *new_rhs_out = rhs1;
2012                   *type_out = NULL;
2013                   return true;
2014                 }
2015             }
2016         }
2017       else
2018         rhs1 = rhs;
2019
2020       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
2021
2022       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
2023           || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
2024         return false;
2025
2026       *new_rhs_out = rhs1;
2027       *type_out = type1;
2028       return true;
2029     }
2030
2031   if (TREE_CODE (rhs) == INTEGER_CST)
2032     {
2033       *new_rhs_out = rhs;
2034       *type_out = NULL;
2035       return true;
2036     }
2037
2038   return false;
2039 }
2040
2041 /* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
2042    output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
2043    in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
2044    *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
2045    and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
2046
2047 static bool
2048 is_widening_mult_p (gimple stmt,
2049                     tree *type1_out, tree *rhs1_out,
2050                     tree *type2_out, tree *rhs2_out)
2051 {
2052   tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
2053
2054   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2055       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2056     return false;
2057
2058   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
2059                                rhs1_out))
2060     return false;
2061
2062   if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
2063                                rhs2_out))
2064     return false;
2065
2066   if (*type1_out == NULL)
2067     {
2068       if (*type2_out == NULL || !int_fits_type_p (*rhs1_out, *type2_out))
2069         return false;
2070       *type1_out = *type2_out;
2071     }
2072
2073   if (*type2_out == NULL)
2074     {
2075       if (!int_fits_type_p (*rhs2_out, *type1_out))
2076         return false;
2077       *type2_out = *type1_out;
2078     }
2079
2080   /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
2081   if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
2082     {
2083       tree tmp;
2084       tmp = *type1_out;
2085       *type1_out = *type2_out;
2086       *type2_out = tmp;
2087       tmp = *rhs1_out;
2088       *rhs1_out = *rhs2_out;
2089       *rhs2_out = tmp;
2090     }
2091
2092   return true;
2093 }
2094
2095 /* Process a single gimple statement STMT, which has a MULT_EXPR as
2096    its rhs, and try to convert it into a WIDEN_MULT_EXPR.  The return
2097    value is true iff we converted the statement.  */
2098
2099 static bool
2100 convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
2101 {
2102   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2, tmp = NULL;
2103   enum insn_code handler;
2104   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2105   optab op;
2106   int actual_precision;
2107   location_t loc = gimple_location (stmt);
2108   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2109
2110   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2111   type = TREE_TYPE (lhs);
2112   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE)
2113     return false;
2114
2115   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
2116     return false;
2117
2118   to_mode = TYPE_MODE (type);
2119   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2120   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2121   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2122
2123   if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
2124     op = umul_widen_optab;
2125   else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
2126     op = smul_widen_optab;
2127   else
2128     op = usmul_widen_optab;
2129
2130   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
2131                                                   0, &actual_mode);
2132
2133   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2134     {
2135       if (op != smul_widen_optab)
2136         {
2137           /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2138              there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2139              types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2140           if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
2141                && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2142               || (TYPE_UNSIGNED (type2)
2143                   && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2144             {
2145               from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2146               if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
2147                 return false;
2148             }
2149
2150           op = smul_widen_optab;
2151           handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
2152                                                           from_mode, 0,
2153                                                           &actual_mode);
2154
2155           if (handler == CODE_FOR_nothing)
2156             return false;
2157
2158           from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2159         }
2160       else
2161         return false;
2162     }
2163
2164   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2165      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2166   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2167   if (2 * actual_precision > TYPE_PRECISION (type))
2168     return false;
2169   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2170       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2171     {
2172       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2173                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2174                             NULL);
2175       rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs1);
2176     }
2177   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2178       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2179     {
2180       /* Reuse the same type info, if possible.  */
2181       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2182         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2183                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2184                               NULL);
2185       rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, rhs2);
2186     }
2187
2188   /* Handle constants.  */
2189   if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
2190     rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
2191   if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
2192     rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
2193
2194   gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
2195   gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
2196   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
2197   update_stmt (stmt);
2198   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
2199   return true;
2200 }
2201
2202 /* Process a single gimple statement STMT, which is found at the
2203    iterator GSI and has a either a PLUS_EXPR or a MINUS_EXPR as its
2204    rhs (given by CODE), and try to convert it into a
2205    WIDEN_MULT_PLUS_EXPR or a WIDEN_MULT_MINUS_EXPR.  The return value
2206    is true iff we converted the statement.  */
2207
2208 static bool
2209 convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
2210                             enum tree_code code)
2211 {
2212   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
2213   gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
2214   tree type, type1, type2, optype, tmp = NULL;
2215   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
2216   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
2217   optab this_optab;
2218   enum tree_code wmult_code;
2219   enum insn_code handler;
2220   enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
2221   location_t loc = gimple_location (stmt);
2222   int actual_precision;
2223   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
2224
2225   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
2226   type = TREE_TYPE (lhs);
2227   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
2228       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
2229     return false;
2230
2231   if (code == MINUS_EXPR)
2232     wmult_code = WIDEN_MULT_MINUS_EXPR;
2233   else
2234     wmult_code = WIDEN_MULT_PLUS_EXPR;
2235
2236   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
2237   rhs2 = gimple_assign_rhs2 (stmt);
2238
2239   if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2240     {
2241       rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2242       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2243         rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2244     }
2245
2246   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2247     {
2248       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2249       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2250         rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2251     }
2252
2253   /* Allow for one conversion statement between the multiply
2254      and addition/subtraction statement.  If there are more than
2255      one conversions then we assume they would invalidate this
2256      transformation.  If that's not the case then they should have
2257      been folded before now.  */
2258   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
2259     {
2260       conv1_stmt = rhs1_stmt;
2261       rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
2262       if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
2263         {
2264           rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
2265           if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
2266             rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
2267         }
2268       else
2269         return false;
2270     }
2271   if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
2272     {
2273       conv2_stmt = rhs2_stmt;
2274       rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
2275       if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
2276         {
2277           rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
2278           if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
2279             rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
2280         }
2281       else
2282         return false;
2283     }
2284
2285   /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
2286      is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
2287
2288      It might also appear that it would be sufficient to use the existing
2289      operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
2290      multiply-and-accumulate instructions.  */
2291   if (code == PLUS_EXPR
2292       && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
2293     {
2294       if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2295                                &type2, &mult_rhs2))
2296         return false;
2297       add_rhs = rhs2;
2298       conv_stmt = conv1_stmt;
2299     }
2300   else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
2301     {
2302       if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
2303                                &type2, &mult_rhs2))
2304         return false;
2305       add_rhs = rhs1;
2306       conv_stmt = conv2_stmt;
2307     }
2308   else
2309     return false;
2310
2311   to_mode = TYPE_MODE (type);
2312   from_mode = TYPE_MODE (type1);
2313   from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
2314   from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
2315   optype = type1;
2316
2317   /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
2318   if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
2319     {
2320       if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
2321         return false;
2322       /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
2323          there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
2324          types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
2325       if ((from_unsigned1
2326            && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
2327           || (from_unsigned2
2328               && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
2329         {
2330           from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
2331           if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
2332             return false;
2333         }
2334
2335       from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
2336       optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
2337                                                false);
2338     }
2339
2340   /* If there was a conversion between the multiply and addition
2341      then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
2342      The should be a single mode change which does not change the
2343      value.  */
2344   if (conv_stmt)
2345     {
2346       /* We use the original, unmodified data types for this.  */
2347       tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
2348       tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
2349       int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
2350       bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
2351
2352       if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
2353         {
2354           /* Conversion is a truncate.  */
2355           if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
2356             return false;
2357         }
2358       else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
2359         {
2360           /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
2361           if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
2362               && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
2363             return false;
2364         }
2365       /* else convert is a no-op for our purposes.  */
2366     }
2367
2368   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
2369      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
2370      this transformation is likely to pessimize code.  */
2371   this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
2372   handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
2373                                                   from_mode, 0, &actual_mode);
2374
2375   if (handler == CODE_FOR_nothing)
2376     return false;
2377
2378   /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
2379      for the opcode.  This will be the full mode size.  */
2380   actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
2381   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
2382       || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
2383     {
2384       tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2385                                 (actual_precision, from_unsigned1),
2386                             NULL);
2387       mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs1);
2388     }
2389   if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
2390       || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
2391     {
2392       if (!tmp || from_unsigned1 != from_unsigned2)
2393         tmp = create_tmp_var (build_nonstandard_integer_type
2394                                 (actual_precision, from_unsigned2),
2395                               NULL);
2396       mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc, tmp, mult_rhs2);
2397     }
2398
2399   if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
2400     add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, create_tmp_var (type, NULL),
2401                                      add_rhs);
2402
2403   /* Handle constants.  */
2404   if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
2405     mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
2406   if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
2407     mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
2408
2409   gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
2410                                     add_rhs);
2411   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
2412   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
2413   return true;
2414 }
2415
2416 /* Combine the multiplication at MUL_STMT with operands MULOP1 and MULOP2
2417    with uses in additions and subtractions to form fused multiply-add
2418    operations.  Returns true if successful and MUL_STMT should be removed.  */
2419
2420 static bool
2421 convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
2422 {
2423   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
2424   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
2425   gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
2426   use_operand_p use_p;
2427   imm_use_iterator imm_iter;
2428
2429   if (FLOAT_TYPE_P (type)
2430       && flag_fp_contract_mode == FP_CONTRACT_OFF)
2431     return false;
2432
2433   /* We don't want to do bitfield reduction ops.  */
2434   if (INTEGRAL_TYPE_P (type)
2435       && (TYPE_PRECISION (type)
2436           != GET_MODE_PRECISION (TYPE_MODE (type))))
2437     return false;
2438
2439   /* If the target doesn't support it, don't generate it.  We assume that
2440      if fma isn't available then fms, fnma or fnms are not either.  */
2441   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
2442     return false;
2443
2444   /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
2445      of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
2446      it is DCE job.  */
2447   if (has_zero_uses (mul_result))
2448     return false;
2449
2450   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
2451      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
2452      This means we assume that an FMA operation has the same cost
2453      as an addition.  */
2454   FOR_EACH_IMM_USE_FAST (use_p, imm_iter, mul_result)
2455     {
2456       enum tree_code use_code;
2457       tree result = mul_result;
2458       bool negate_p = false;
2459
2460       use_stmt = USE_STMT (use_p);
2461
2462       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2463         continue;
2464
2465       /* For now restrict this operations to single basic blocks.  In theory
2466          we would want to support sinking the multiplication in
2467          m = a*b;
2468          if ()
2469            ma = m + c;
2470          else
2471            d = m;
2472          to form a fma in the then block and sink the multiplication to the
2473          else block.  */
2474       if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2475         return false;
2476
2477       if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2478         return false;
2479
2480       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2481
2482       /* A negate on the multiplication leads to FNMA.  */
2483       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2484         {
2485           ssa_op_iter iter;
2486           use_operand_p usep;
2487
2488           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2489
2490           /* Make sure the negate statement becomes dead with this
2491              single transformation.  */
2492           if (!single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt),
2493                                &use_p, &neguse_stmt))
2494             return false;
2495
2496           /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
2497           FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
2498             if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
2499               return false;
2500
2501           /* Re-validate.  */
2502           use_stmt = neguse_stmt;
2503           if (gimple_bb (use_stmt) != gimple_bb (mul_stmt))
2504             return false;
2505           if (!is_gimple_assign (use_stmt))
2506             return false;
2507
2508           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2509           negate_p = true;
2510         }
2511
2512       switch (use_code)
2513         {
2514         case MINUS_EXPR:
2515           if (gimple_assign_rhs2 (use_stmt) == result)
2516             negate_p = !negate_p;
2517           break;
2518         case PLUS_EXPR:
2519           break;
2520         default:
2521           /* FMA can only be formed from PLUS and MINUS.  */
2522           return false;
2523         }
2524
2525       /* We can't handle a * b + a * b.  */
2526       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
2527         return false;
2528
2529       /* While it is possible to validate whether or not the exact form
2530          that we've recognized is available in the backend, the assumption
2531          is that the transformation is never a loss.  For instance, suppose
2532          the target only has the plain FMA pattern available.  Consider
2533          a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
2534          is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
2535          still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
2536          independent and could be run in parallel.  */
2537     }
2538
2539   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
2540     {
2541       gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2542       enum tree_code use_code;
2543       tree addop, mulop1 = op1, result = mul_result;
2544       bool negate_p = false;
2545
2546       if (is_gimple_debug (use_stmt))
2547         continue;
2548
2549       use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2550       if (use_code == NEGATE_EXPR)
2551         {
2552           result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
2553           single_imm_use (gimple_assign_lhs (use_stmt), &use_p, &neguse_stmt);
2554           gsi_remove (&gsi, true);
2555           release_defs (use_stmt);
2556
2557           use_stmt = neguse_stmt;
2558           gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
2559           use_code = gimple_assign_rhs_code (use_stmt);
2560           negate_p = true;
2561         }
2562
2563       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result)
2564         {
2565           addop = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
2566           /* a * b - c -> a * b + (-c)  */
2567           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2568             addop = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2569                                               build1 (NEGATE_EXPR,
2570                                                       type, addop),
2571                                               true, NULL_TREE, true,
2572                                               GSI_SAME_STMT);
2573         }
2574       else
2575         {
2576           addop = gimple_assign_rhs1 (use_stmt);
2577           /* a - b * c -> (-b) * c + a */
2578           if (gimple_assign_rhs_code (use_stmt) == MINUS_EXPR)
2579             negate_p = !negate_p;
2580         }
2581
2582       if (negate_p)
2583         mulop1 = force_gimple_operand_gsi (&gsi,
2584                                            build1 (NEGATE_EXPR,
2585                                                    type, mulop1),
2586                                            true, NULL_TREE, true,
2587                                            GSI_SAME_STMT);
2588
2589       fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
2590                                                 gimple_assign_lhs (use_stmt),
2591                                                 mulop1, op2,
2592                                                 addop);
2593       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
2594       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
2595     }
2596
2597   return true;
2598 }
2599
2600 /* Find integer multiplications where the operands are extended from
2601    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
2602    where appropriate.  */
2603
2604 static unsigned int
2605 execute_optimize_widening_mul (void)
2606 {
2607   basic_block bb;
2608   bool cfg_changed = false;
2609
2610   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
2611
2612   FOR_EACH_BB (bb)
2613     {
2614       gimple_stmt_iterator gsi;
2615
2616       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);)
2617         {
2618           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
2619           enum tree_code code;
2620
2621           if (is_gimple_assign (stmt))
2622             {
2623               code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
2624               switch (code)
2625                 {
2626                 case MULT_EXPR:
2627                   if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
2628                       && convert_mult_to_fma (stmt,
2629                                               gimple_assign_rhs1 (stmt),
2630                                               gimple_assign_rhs2 (stmt)))
2631                     {
2632                       gsi_remove (&gsi, true);
2633                       release_defs (stmt);
2634                       continue;
2635                     }
2636                   break;
2637
2638                 case PLUS_EXPR:
2639                 case MINUS_EXPR:
2640                   convert_plusminus_to_widen (&gsi, stmt, code);
2641                   break;
2642
2643                 default:;
2644                 }
2645             }
2646           else if (is_gimple_call (stmt)
2647                    && gimple_call_lhs (stmt))
2648             {
2649               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
2650               if (fndecl
2651                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL)
2652                 {
2653                   switch (DECL_FUNCTION_CODE (fndecl))
2654                     {
2655                       case BUILT_IN_POWF:
2656                       case BUILT_IN_POW:
2657                       case BUILT_IN_POWL:
2658                         if (TREE_CODE (gimple_call_arg (stmt, 1)) == REAL_CST
2659                             && REAL_VALUES_EQUAL
2660                                  (TREE_REAL_CST (gimple_call_arg (stmt, 1)),
2661                                   dconst2)
2662                             && convert_mult_to_fma (stmt,
2663                                                     gimple_call_arg (stmt, 0),
2664                                                     gimple_call_arg (stmt, 0)))
2665                           {
2666                             unlink_stmt_vdef (stmt);
2667                             if (gsi_remove (&gsi, true)
2668                                 && gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
2669                               cfg_changed = true;
2670                             release_defs (stmt);
2671                             continue;
2672                           }
2673                           break;
2674
2675                       default:;
2676                     }
2677                 }
2678             }
2679           gsi_next (&gsi);
2680         }
2681     }
2682
2683   statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
2684                             widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
2685   statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
2686                             widen_mul_stats.maccs_inserted);
2687   statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
2688                             widen_mul_stats.fmas_inserted);
2689
2690   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
2691 }
2692
2693 static bool
2694 gate_optimize_widening_mul (void)
2695 {
2696   return flag_expensive_optimizations && optimize;
2697 }
2698
2699 struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
2700 {
2701  {
2702   GIMPLE_PASS,
2703   "widening_mul",                       /* name */
2704   gate_optimize_widening_mul,           /* gate */
2705   execute_optimize_widening_mul,        /* execute */
2706   NULL,                                 /* sub */
2707   NULL,                                 /* next */
2708   0,                                    /* static_pass_number */
2709   TV_NONE,                              /* tv_id */
2710   PROP_ssa,                             /* properties_required */
2711   0,                                    /* properties_provided */
2712   0,                                    /* properties_destroyed */
2713   0,                                    /* todo_flags_start */
2714   TODO_verify_ssa
2715   | TODO_verify_stmts
2716   | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
2717  }
2718 };