nsz Git - libfirm/blob - ir/opt/opt_osr.c

   1 /**
   2  * Project:     libFIRM
   3  * File name:   ir/opt/opt_osr.c
   4  * Purpose:     Operator Strength Reduction, based on
   5  *              Keith D. Cooper, L. Taylor Simpson, Christopher A. Vick
   6  * Author:      Michael Beck
   7  * Modified by:
   8  * Created:     12.5.2006
   9  * CVS-ID:      $Id$
  10  * Copyright:   (c) 2006 Universität Karlsruhe
  11  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
  12  */
  13 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  14 #include "config.h"
  15 #endif
  16
  17 #include "opt_osr.h"
  18 #include "irgraph.h"
  19 #include "ircons.h"
  20 #include "irop_t.h"
  21 #include "irloop.h"
  22 #include "irdom.h"
  23 #include "irgmod.h"
  24 #include "irflag_t.h"
  25 #include "irgwalk.h"
  26 #include "irouts.h"
  27 #include "debug.h"
  28 #include "obst.h"
  29 #include "set.h"
  30 #include "tv.h"
  31 #include "hashptr.h"
  32 #include "irtools.h"
  33 #include "irloop_t.h"
  34 #include "array.h"
  35 #include "firmstat.h"
  36 #include "xmalloc.h"
  37
  38 /** The debug handle. */
  39 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg;)
  40
  41 /** A scc. */
  42 typedef struct scc {
  43         ir_node *head;          /**< the head of the list */
  44 } scc;
  45
  46 /** A node entry */
  47 typedef struct node_entry {
  48         unsigned DFSnum;    /**< the DFS number of this node */
  49         unsigned low;       /**< the low number of this node */
  50         ir_node  *header;   /**< the header of this node */
  51         int      in_stack;  /**< flag, set if the node is on the stack */
  52         ir_node  *next;     /**< link to the next node the the same scc */
  53         scc      *pscc;     /**< the scc of this node */
  54         unsigned POnum;     /**< the post order number for blocks */
  55 } node_entry;
  56
  57 /** The environment. */
  58 typedef struct iv_env {
  59         struct obstack obst;    /**< an obstack for allocations */
  60         ir_node  **stack;       /**< the node stack */
  61         int      tos;           /**< tos index */
  62         unsigned nextDFSnum;    /**< the current DFS number */
  63         unsigned POnum;         /**< current post order number */
  64         set      *quad_map;     /**< a map from (op, iv, rc) to node */
  65         set      *lftr_edges;   /**< the set of lftr edges */
  66         unsigned replaced;      /**< number of replaced ops */
  67         unsigned lftr_replaced; /**< number of applied linear function test replacements */
  68         unsigned flags;         /**< additional flags */
  69         /** Function called to process a SCC. */
  70         void (*process_scc)(scc *pscc, struct iv_env *env);
  71 } iv_env;
  72
  73 /**
  74  * An entry in the (op, node, node) -> node map.
  75  */
  76 typedef struct quadruple_t {
  77         ir_opcode code;  /**< the opcode of the reduced operation */
  78         ir_node   *op1;  /**< the first operand the reduced operation */
  79         ir_node   *op2;  /**< the second operand of the reduced operation */
  80
  81         ir_node   *res; /**< the reduced operation */
  82 } quadruple_t;
  83
  84 /**
  85  * A LFTR edge.
  86  */
  87 typedef struct LFTR_edge {
  88         ir_node   *src;   /**< the source node */
  89         ir_node   *dst;   /**< the destination node */
  90         ir_opcode code;   /**< the opcode that must be applied */
  91         ir_node   *rc;    /**< the region const that must be applied */
  92 } LFTR_edge;
  93
  94 /* forward */
  95 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env);
  96
  97 /**
  98  * Compare two LFTR edges.
  99  */
 100 static int LFTR_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 101         const LFTR_edge *l1 = e1;
 102         const LFTR_edge *l2 = e2;
 103
 104         return l1->src != l2->src;
 105 }
 106
 107 #if 0
 108 /**
 109  * Find a LFTR edge.
 110  */
 111 static LFTR_edge *LFTR_find(ir_node *src, iv_env *env) {
 112         LFTR_edge key;
 113
 114         key.src  = src;
 115
 116         return set_find(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 117 }
 118 #endif
 119
 120 /**
 121  * Add a LFTR edge.
 122  */
 123 static void LFTR_add(ir_node *src, ir_node *dst, ir_opcode code, ir_node *rc, iv_env *env) {
 124         LFTR_edge key;
 125
 126         key.src  = src;
 127         key.dst  = dst;
 128         key.code = code;
 129         key.rc   = rc;
 130
 131         /*
 132          * There might be more than one edge here. This is rather bad
 133          * because we currently store only one.
 134          */
 135 //      assert(LFTR_find(src, env) == NULL);
 136         set_insert(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 137 }
 138
 139 /**
 140  * Gets the node_entry of a node
 141  */
 142 static node_entry *get_irn_ne(ir_node *irn, iv_env *env) {
 143         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 144
 145         if (! e) {
 146                 e = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*e));
 147                 memset(e, 0, sizeof(*e));
 148                 set_irn_link(irn, e);
 149         }
 150         return e;
 151 }
 152
 153 /**
 154  * Check if irn is an IV.
 155  *
 156  * @param irn  the node to check
 157  * @param env  the environment
 158  *
 159  * @returns the header if it is one, NULL else
 160  */
 161 static ir_node *is_iv(ir_node *irn, iv_env *env) {
 162         return get_irn_ne(irn, env)->header;
 163 }
 164
 165 /**
 166  * Check if irn is a region constant.
 167  * The block or irn must strictly dominate the header block.
 168  *
 169  * @param irn           the node to check
 170  * @param header_block  the header block of the induction variable
 171  */
 172 static int is_rc(ir_node *irn, ir_node *header_block) {
 173         ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 174
 175         return (block != header_block) && block_dominates(block, header_block);
 176 }
 177
 178 /**
 179  * Set compare function for the quad set.
 180  */
 181 static int quad_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 182         const quadruple_t *c1 = e1;
 183         const quadruple_t *c2 = e2;
 184
 185         return c1->code != c2->code || c1->op1 != c2->op1 || c1->op2 != c2->op2;
 186 }
 187
 188 /**
 189  * Check if an reduced operation was already calculated.
 190  *
 191  * @param code  the opcode of the operation
 192  * @param op1   the first operand of the operation
 193  * @param op2   the second operand of the operation
 194  * @param env   the environment
 195  *
 196  * @return the already reduced node or NULL if this operation is not yet reduced
 197  */
 198 static ir_node *search(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 199         quadruple_t key, *entry;
 200
 201         key.code = code;
 202         key.op1 = op1;
 203         key.op2 = op2;
 204
 205         entry = set_find(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 206                          (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 207         if (entry)
 208                 return entry->res;
 209         return NULL;
 210 }
 211
 212 /**
 213  * Add an reduced operation.
 214  *
 215  * @param code    the opcode of the operation
 216  * @param op1     the first operand of the operation
 217  * @param op2     the second operand of the operation
 218  * @param result  the result of the reduced operation
 219  * @param env     the environment
 220  */
 221 static void add(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_node *result, iv_env *env) {
 222         quadruple_t key;
 223
 224         key.code = code;
 225         key.op1  = op1;
 226         key.op2  = op2;
 227         key.res  = result;
 228
 229         set_insert(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 230                    (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 231 }
 232
 233 /**
 234  * Find a location where to place a bin-op whose operands are in
 235  * block1 and block2.
 236  *
 237  * @param block1  the block of the first operand
 238  * @param block2  the block of the second operand
 239  *
 240  * Note that we know here that such a place must exists. Moreover, this means
 241  * that either block1 dominates block2 or vice versa. So, just return
 242  * the "smaller" one.
 243  */
 244 static ir_node *find_location(ir_node *block1, ir_node *block2) {
 245         if (block_dominates(block1, block2))
 246                 return block2;
 247         assert(block_dominates(block2, block1));
 248         return block1;
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Create a node that executes an op1 code op1 operation.
 253  *
 254  * @param code   the opcode to execute
 255  * @param db     debug info to add to the new node
 256  * @param op1    the first operand
 257  * @param op2    the second operand
 258  * @param mode   the mode of the new operation
 259  *
 260  * @return the newly created node
 261  */
 262 static ir_node *do_apply(ir_opcode code, dbg_info *db, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_mode *mode) {
 263         ir_graph *irg = current_ir_graph;
 264         ir_node *result;
 265         ir_node *block = find_location(get_nodes_block(op1), get_nodes_block(op2));
 266
 267         switch (code) {
 268         case iro_Mul:
 269                 result = new_rd_Mul(db, irg, block, op1, op2, mode);
 270                 break;
 271         case iro_Add:
 272                 result = new_rd_Add(db, irg, block, op1, op2, mode);
 273                 break;
 274         case iro_Sub:
 275                 result = new_rd_Sub(db, irg, block, op1, op2, mode);
 276                 break;
 277         default:
 278                 assert(0);
 279                 result = NULL;
 280         }
 281         return result;
 282 }
 283
 284 /**
 285  * The Apply operation.
 286  *
 287  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 288  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 289  * @param op1    the first operand
 290  * @param op2    the second operand
 291  * @param env    the environment
 292  *
 293  * @return the newly created node
 294  */
 295 static ir_node *apply(ir_node *orig, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 296         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 297         ir_node *result = search(code, op1, op2, env);
 298
 299         if (! result) {
 300                 dbg_info *db = get_irn_dbg_info(orig);
 301                 ir_node *op1_header = get_irn_ne(op1, env)->header;
 302                 ir_node *op2_header = get_irn_ne(op2, env)->header;
 303
 304                 if (op1_header != NULL && is_rc(op2, op1_header)) {
 305                         result = reduce(orig, op1, op2, env);
 306                 }
 307                 else if (op2_header != NULL && is_rc(op1, op2_header)) {
 308                         result = reduce(orig, op2, op1, env);
 309                 }
 310                 else {
 311                         result = do_apply(code, db, op1, op2, get_irn_mode(orig));
 312                         get_irn_ne(result, env)->header = NULL;         }
 313         }
 314         return result;
 315 }
 316
 317 /**
 318  * The Reduce operation.
 319  *
 320  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 321  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 322  * @param iv     the induction variable
 323  * @param rc     the region constant
 324  * @param env    the environment
 325  *
 326  * @return the reduced node
 327  */
 328 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 329         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 330         ir_node *result = search(code, iv, rc, env);
 331
 332         if (! result) {
 333                 node_entry *e, *iv_e;
 334                 int i, n;
 335                 ir_mode *mode = get_irn_mode(orig);
 336
 337                 result = exact_copy(iv);
 338
 339                 /* Beware: we must always create a new nduction variable with the same mode
 340                    as the node we are replacing. Espicially this means the mode might be changed
 341                    from P to I and back. This is always possible, because we have only Phi, Add
 342                    and Sub nodes. */
 343                 set_irn_mode(result, mode);
 344                 add(code, iv, rc, result, env);
 345                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Created new %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 346                         get_irn_opname(orig), rc));
 347
 348                 iv_e = get_irn_ne(iv, env);
 349                 e    = get_irn_ne(result, env);
 350                 e->header = iv_e->header;
 351
 352                 /* create the LFTR edge */
 353                 LFTR_add(iv, result, code, rc, env);
 354
 355                 n = get_irn_arity(result);
 356                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 357                         ir_node *o = get_irn_n(result, i);
 358
 359                         e = get_irn_ne(o, env);
 360                         if (e->header == iv_e->header)
 361                                 o = reduce(orig, o, rc, env);
 362                         else if (is_Phi(result))
 363                                 o = apply(orig, o, rc, env);
 364                         else {
 365                                 if (code == iro_Mul)
 366                                         o = apply(orig, o, rc, env);
 367                         }
 368                         set_irn_n(result, i, o);
 369                 }
 370         }
 371         else {
 372                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Already Created %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 373                         get_irn_opname(orig), rc));
 374         }
 375         return result;
 376 }
 377
 378 /**
 379  * The Replace operation.
 380  *
 381  * @param irn   the node that will be replaced
 382  * @param iv    the induction variable
 383  * @param rc    the region constant
 384  * @param env   the environment
 385  */
 386 static int replace(ir_node *irn, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 387         ir_node *result;
 388         ir_loop *iv_loop  = get_irn_loop(get_nodes_block(iv));
 389         ir_loop *irn_loop = get_irn_loop(get_nodes_block(irn));
 390
 391         /* only replace nodes that are in the same (or deeper loops) */
 392         if (get_loop_depth(irn_loop) >= get_loop_depth(iv_loop)) {
 393                 DB((dbg, LEVEL_2, "  Replacing %+F\n", irn));
 394
 395                 result = reduce(irn, iv, rc, env);
 396                 if (result != irn) {
 397                         node_entry *e, *iv_e;
 398
 399                         hook_strength_red(current_ir_graph, irn);
 400                         exchange(irn, result);
 401                         e = get_irn_ne(result, env);
 402                         iv_e = get_irn_ne(iv, env);
 403                         e->header = iv_e->header;
 404                 }
 405                 return 1;
 406         }
 407         return 0;
 408 }
 409
 410 /**
 411  * Check if a node can be replaced (+, -, *).
 412  *
 413  * @param irn   the node to check
 414  * @param env   the environment
 415  *
 416  * @return non-zero if irn should be Replace'd
 417  */
 418 static int check_replace(ir_node *irn, iv_env *env) {
 419         ir_node   *left, *right, *iv, *rc;
 420         ir_op     *op  = get_irn_op(irn);
 421         ir_opcode code = get_op_code(op);
 422         ir_node   *liv, *riv;
 423
 424         switch (code) {
 425         case iro_Mul:
 426         case iro_Add:
 427         case iro_Sub:
 428                 iv = rc = NULL;
 429
 430                 left  = get_binop_left(irn);
 431                 right = get_binop_right(irn);
 432
 433                 liv = is_iv(left, env);
 434                 riv = is_iv(right, env);
 435                 if (liv && is_rc(right, liv)) {
 436                         iv = left; rc = right;
 437                 }
 438                 else if (riv && is_op_commutative(op) &&
 439                                     is_rc(left, riv)) {
 440                         iv = right; rc = left;
 441                 }
 442
 443                 if (iv) {
 444                         if (code == iro_Mul && env->flags & osr_flag_ignore_x86_shift) {
 445                                 if (is_Const(rc)) {
 446                                         tarval *tv = get_Const_tarval(rc);
 447
 448                                         if (tarval_is_long(tv)) {
 449                                                 long value = get_tarval_long(tv);
 450
 451                                                 if (value == 2 || value == 4 || value == 8) {
 452                                                         /* do not reduce multiplications by 2, 4, 8 */
 453                                                         break;
 454                                                 }
 455                                         }
 456                                 }
 457                         }
 458
 459                         return replace(irn, iv, rc, env);
 460                 }
 461                 break;
 462         default:
 463                 break;
 464         }
 465         return 0;
 466 }
 467
 468 /**
 469  * Check which SCC's are induction variables.
 470  *
 471  * @param pscc  a SCC
 472  * @param env   the environment
 473  */
 474 static void classify_iv(scc *pscc, iv_env *env) {
 475         ir_node *irn, *next, *header = NULL;
 476         node_entry *b, *h = NULL;
 477         int j, only_phi, num_outside;
 478         ir_node *out_rc;
 479
 480         /* find the header block for this scc */
 481         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 482                 node_entry *e = get_irn_link(irn);
 483                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 484
 485                 next = e->next;
 486                 b = get_irn_ne(block, env);
 487
 488                 if (header) {
 489                         if (h->POnum < b->POnum) {
 490                                 header = block;
 491                                 h      = b;
 492                         }
 493                 }
 494                 else {
 495                         header = block;
 496                         h      = b;
 497                 }
 498         }
 499
 500         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 501         only_phi    = 1;
 502         num_outside = 0;
 503         out_rc      = NULL;
 504         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 505                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 506
 507                 next = e->next;
 508                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
 509                 case iro_Add:
 510                 case iro_Sub:
 511                         only_phi = 0;
 512                         /* fall through */
 513                 case iro_Phi:
 514                         for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 515                                 ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 516                                 node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 517
 518                                 if (pe->pscc != e->pscc) {
 519                                         /* not in the same SCC, must be a region const */
 520                                         if (! is_rc(pred, header)) {
 521                                                 /* not an induction variable */
 522                                                 goto fail;
 523                                         }
 524                                         if (! out_rc) {
 525                                                 out_rc = pred;
 526                                                 ++num_outside;
 527                                         } else if (out_rc != pred) {
 528                                                 ++num_outside;
 529                                         }
 530                                 }
 531                         }
 532                         break;
 533                 default:
 534                         /* not an induction variable */
 535                         goto fail;
 536                 }
 537         }
 538         /* found an induction variable */
 539         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an induction variable:\n  "));
 540         if (only_phi && num_outside == 1) {
 541                 /* a phi cycle with only one real predecessor can be collapsed */
 542                 DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 543
 544                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 545                         node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 546                         next = e->next;
 547                         e->header = NULL;
 548                         exchange(irn, out_rc);
 549                 }
 550                 ++env->replaced;
 551                 return;
 552         }
 553
 554         /* set the header for every node in this scc */
 555         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 556                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 557                 e->header = header;
 558                 next = e->next;
 559                 DB((dbg, LEVEL_2, " %+F,", irn));
 560         }
 561         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 562         return;
 563
 564 fail:
 565         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 566                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 567
 568                 next = e->next;
 569                 if (! check_replace(irn, env))
 570                         e->header = NULL;
 571         }
 572 }
 573
 574 /**
 575  * Process a SCC for the operator strength reduction.
 576  *
 577  * @param pscc  the SCC
 578  * @param env   the environment
 579  */
 580 static void process_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 581         ir_node *head = pscc->head;
 582         node_entry *e = get_irn_link(head);
 583
 584 #ifdef DEBUG_libfirm
 585         {
 586                 ir_node *irn, *next;
 587
 588                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 589                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 590                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 591
 592                         next = e->next;
 593
 594                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 595                 }
 596                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 597         }
 598 #endif
 599
 600         if (e->next == NULL) {
 601                 /* this SCC has only a single member */
 602                 check_replace(head, env);
 603         } else {
 604                 classify_iv(pscc, env);
 605         }
 606 }
 607
 608 /**
 609  * If an SCC is a Phi only cycle, remove it.
 610  */
 611 static void remove_phi_cycle(scc *pscc, iv_env *env) {
 612         ir_node *irn, *next;
 613         int j;
 614         ir_node *out_rc;
 615
 616         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 617         out_rc      = NULL;
 618         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 619                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 620
 621                 next = e->next;
 622                 if (! is_Phi(irn))
 623                         return;
 624
 625                 for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 626                         ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 627                         node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 628
 629                         if (pe->pscc != e->pscc) {
 630                                 /* not in the same SCC, must be the only input */
 631                                 if (! out_rc) {
 632                                         out_rc = pred;
 633                                 } else if (out_rc != pred) {
 634                                         return;
 635                                 }
 636                         }
 637                 }
 638         }
 639         /* found a Phi cycle */
 640         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 641
 642         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 643                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 644                 next = e->next;
 645                 e->header = NULL;
 646                 exchange(irn, out_rc);
 647         }
 648         ++env->replaced;
 649 }
 650
 651 /**
 652  * Process a SCC for the Phi cycle removement.
 653  *
 654  * @param pscc  the SCC
 655  * @param env   the environment
 656  */
 657 static void process_phi_only_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 658         ir_node *head = pscc->head;
 659         node_entry *e = get_irn_link(head);
 660
 661 #ifdef DEBUG_libfirm
 662         {
 663                 ir_node *irn, *next;
 664
 665                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 666                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 667                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 668
 669                         next = e->next;
 670
 671                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 672                 }
 673                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 674         }
 675 #endif
 676
 677         if (e->next != NULL)
 678                 remove_phi_cycle(pscc, env);
 679 }
 680
 681
 682 /**
 683  * Push a node onto the stack.
 684  *
 685  * @param env   the environment
 686  * @param n     the node to push
 687  */
 688 static void push(iv_env *env, ir_node *n) {
 689         node_entry *e;
 690
 691         if (env->tos == ARR_LEN(env->stack)) {
 692                 int nlen = ARR_LEN(env->stack) * 2;
 693                 ARR_RESIZE(ir_node *, env->stack, nlen);
 694         }
 695         env->stack[env->tos++] = n;
 696         e = get_irn_ne(n, env);
 697         e->in_stack = 1;
 698 }
 699
 700 /**
 701  * pop a node from the stack
 702  *
 703  * @param env   the environment
 704  *
 705  * @return  The topmost node
 706  */
 707 static ir_node *pop(iv_env *env)
 708 {
 709         ir_node *n = env->stack[--env->tos];
 710         node_entry *e = get_irn_ne(n, env);
 711
 712         e->in_stack = 0;
 713         return n;
 714 }
 715
 716 /**
 717  * Do Tarjan's SCC algorithm and drive OSR.
 718  *
 719  * @param irn  start at this node
 720  * @param env  the environment
 721  */
 722 static void dfs(ir_node *irn, iv_env *env)
 723 {
 724         int i, n;
 725         node_entry *node = get_irn_ne(irn, env);
 726
 727         mark_irn_visited(irn);
 728
 729         /* do not put blocks into the scc */
 730         if (is_Block(irn)) {
 731                 n = get_irn_arity(irn);
 732                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 733                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 734
 735                         if (irn_not_visited(pred))
 736                                 dfs(pred, env);
 737                 }
 738         }
 739         else {
 740                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 741
 742                 node->DFSnum = env->nextDFSnum++;
 743                 node->low    = node->DFSnum;
 744                 push(env, irn);
 745
 746                 /* handle the block */
 747                 if (irn_not_visited(block))
 748                         dfs(block, env);
 749
 750                 n = get_irn_arity(irn);
 751                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 752                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 753                         node_entry *o = get_irn_ne(pred, env);
 754
 755                         if (irn_not_visited(pred)) {
 756                                 dfs(pred, env);
 757                                 node->low = MIN(node->low, o->low);
 758                         }
 759                         if (o->DFSnum < node->DFSnum && o->in_stack)
 760                                 node->low = MIN(o->DFSnum, node->low);
 761                 }
 762                 if (node->low == node->DFSnum) {
 763                         scc *pscc = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*pscc));
 764                         ir_node *x;
 765
 766                         pscc->head = NULL;
 767                         do {
 768                                 node_entry *e;
 769
 770                                 x = pop(env);
 771                                 e = get_irn_ne(x, env);
 772                                 e->pscc    = pscc;
 773                                 e->next    = pscc->head;
 774                                 pscc->head = x;
 775                         } while (x != irn);
 776
 777                         env->process_scc(pscc, env);
 778                 }
 779         }
 780 }
 781
 782 /**
 783  * Do the DFS by starting at the End node of a graph.
 784  *
 785  * @param irg  the graph to process
 786  * @param env  the environment
 787  */
 788 static void do_dfs(ir_graph *irg, iv_env *env) {
 789         ir_graph *rem = current_ir_graph;
 790         ir_node *end = get_irg_end(irg);
 791         int i, n;
 792
 793         current_ir_graph = irg;
 794         inc_irg_visited(irg);
 795
 796         /* visit all visible nodes */
 797         dfs(end, env);
 798
 799         /* visit the keep-alives */
 800         n = get_End_n_keepalives(end);
 801         for (i = 0; i < n; ++i) {
 802                 ir_node *ka = get_End_keepalive(end, i);
 803
 804                 if (irn_not_visited(ka))
 805                         dfs(ka, env);
 806         }
 807
 808         current_ir_graph = rem;
 809 }
 810
 811 /**
 812  * Post-block-walker: assign the post-order number.
 813  */
 814 static void assign_po(ir_node *block, void *ctx) {
 815         iv_env *env = ctx;
 816         node_entry *e = get_irn_ne(block, env);
 817
 818         e->POnum = env->POnum++;
 819 }
 820
 821 #if 0
 822 /**
 823  * Follows the LFTR edges and return the last node in the chain.
 824  *
 825  * @param irn  the node that should be followed
 826  * @param env  the IV environment
 827  *
 828  * @note
 829  * In the current implementation only the last edge is stored, so
 830  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
 831  */
 832 static ir_node *followEdges(ir_node *irn, iv_env *env) {
 833         for (;;) {
 834                 LFTR_edge *e = LFTR_find(irn, env);
 835                 if (e)
 836                         irn = e->dst;
 837                 else
 838                         return irn;
 839         }
 840 }
 841
 842 /**
 843  * Apply one LFTR edge operation.
 844  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
 845  * an Overflow.
 846  *
 847  * @param rc   the IV node that should be translated
 848  * @param e    the LFTR edge
 849  * @param env  the IV environment
 850  *
 851  * @return the translated region constant or NULL
 852  *         if the translation was not possible
 853  *
 854  * @note
 855  * In the current implementation only the last edge is stored, so
 856  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
 857  */
 858 static ir_node *applyOneEdge(ir_node *rc, LFTR_edge *e, iv_env *env) {
 859         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
 860                 tarval *tv_l, *tv_r, *tv;
 861                 tarval_int_overflow_mode_t ovmode;
 862
 863                 /* overflow can only be decided for Consts */
 864                 if (! is_Const(e->rc)) {
 865                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)", e->rc));
 866                         return NULL;
 867                 }
 868
 869                 tv_l = get_Const_tarval(rc);
 870                 tv_r = get_Const_tarval(e->rc);
 871
 872                 ovmode = tarval_get_integer_overflow_mode();
 873                 tarval_set_integer_overflow_mode(TV_OVERFLOW_BAD);
 874
 875                 switch (e->code) {
 876                 case iro_Mul:
 877                         tv = tarval_mul(tv_l, tv_r);
 878                         DB((dbg, LEVEL_4, " * %+F", tv_r));
 879                         break;
 880                 case iro_Add:
 881                         tv = tarval_add(tv_l, tv_r);
 882                         DB((dbg, LEVEL_4, " + %+F", tv_r));
 883                         break;
 884                 case iro_Sub:
 885                         tv = tarval_sub(tv_l, tv_r);
 886                         DB((dbg, LEVEL_4, " - %+F", tv_r));
 887                         break;
 888                 default:
 889                         assert(0);
 890                         tv = tarval_bad;
 891                 }
 892                 tarval_set_integer_overflow_mode(ovmode);
 893
 894                 if (tv == tarval_bad) {
 895                         DB((dbg, LEVEL_4, " = OVERFLOW"));
 896                         return NULL;
 897                 }
 898                 return new_r_Const(current_ir_graph, get_irn_n(rc, -1), get_tarval_mode(tv), tv);
 899         }
 900         return do_apply(e->code, NULL, rc, e->rc, get_irn_mode(rc));
 901 }
 902
 903 /**
 904  * Applies the operations represented by the LFTR edges to a
 905  * region constant and returns the value.
 906  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
 907  * an Overflow.
 908  *
 909  * @param iv   the IV node that starts the LFTR edge chain
 910  * @param rc   the region constant that should be translated
 911  * @param env  the IV environment
 912  *
 913  * @return the translated region constant or NULL
 914  *         if the translation was not possible
 915  */
 916 static ir_node *applyEdges(ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 917         ir_node *irn = iv;
 918
 919         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
 920                 /* overflow can only be decided for Consts */
 921                 if (! is_Const(rc)) {
 922                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)\n", rc));
 923                         return NULL;
 924                 }
 925                 DB((dbg, LEVEL_4, "%+F", get_Const_tarval(rc)));
 926         }
 927
 928         for (irn = iv; rc;) {
 929                 LFTR_edge *e = LFTR_find(irn, env);
 930                 if (e) {
 931                         rc = applyOneEdge(rc, e, env);
 932                         irn = e->dst;
 933                 }
 934                 else
 935                         break;
 936         }
 937         DB((dbg, LEVEL_3, "\n"));
 938         return rc;
 939 }
 940
 941 /**
 942  * Walker, finds Cmp(iv, rc) or Cmp(rc, iv)
 943  * and tries to optimize them.
 944  */
 945 static void do_lftr(ir_node *cmp, void *ctx) {
 946         iv_env *env = ctx;
 947         ir_node *left, *right, *liv, *riv;
 948         ir_node *iv, *rc;
 949         ir_node *nleft = NULL, *nright = NULL;
 950
 951         if (get_irn_op(cmp) != op_Cmp)
 952                 return;
 953
 954         left  = get_Cmp_left(cmp);
 955         right = get_Cmp_right(cmp);
 956
 957         liv = is_iv(left, env);
 958         riv = is_iv(right, env);
 959         if (liv && is_rc(right, liv)) {
 960                 iv = left; rc = right;
 961
 962                 nright = applyEdges(iv, rc, env);
 963                 if (nright && nright != rc) {
 964                         nleft = followEdges(iv, env);
 965                 }
 966         }
 967         else if (riv && is_rc(left, riv)) {
 968                 iv = right; rc = left;
 969
 970                 nleft = applyEdges(iv, rc, env);
 971                 if (nleft && nleft != rc) {
 972                         nright = followEdges(iv, env);
 973                 }
 974         }
 975
 976         if (nleft && nright) {
 977                 DB((dbg, LEVEL_2, "  LFTR for %+F\n", cmp));
 978                 set_Cmp_left(cmp, nleft);
 979                 set_Cmp_right(cmp, nright);
 980                 ++env->lftr_replaced;
 981         }
 982 }
 983
 984 /**
 985  * do linear function test replacement.
 986  *
 987  * @param irg   the graph that should be optimized
 988  * @param env   the IV environment
 989  */
 990 static void lftr(ir_graph *irg, iv_env *env) {
 991         irg_walk_graph(irg, NULL, do_lftr, env);
 992 }
 993 #endif
 994
 995 /**
 996  * Pre-walker: set all node links to NULL and fix the
 997  * block of Proj nodes.
 998  */
 999 static void clear_and_fix(ir_node *irn, void *env)
1000 {
1001         set_irn_link(irn, NULL);
1002
1003         if (is_Proj(irn)) {
1004                 ir_node *pred = get_Proj_pred(irn);
1005                 set_irn_n(irn, -1, get_irn_n(pred, -1));
1006         }
1007 }
1008
1009 /* Performs Operator Strength Reduction for the passed graph. */
1010 void opt_osr(ir_graph *irg, unsigned flags) {
1011         iv_env   env;
1012         ir_graph *rem;
1013
1014         if (! get_opt_strength_red()) {
1015                 /* only kill Phi cycles  */
1016                 remove_phi_cycles(irg);
1017                 return;
1018         }
1019
1020         rem = current_ir_graph;
1021         current_ir_graph = irg;
1022
1023         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.osr");
1024
1025         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Operator Strength Reduction for %+F\n", irg));
1026
1027         obstack_init(&env.obst);
1028         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1029         env.tos           = 0;
1030         env.nextDFSnum    = 0;
1031         env.POnum         = 0;
1032         env.quad_map      = new_set(quad_cmp, 64);
1033         env.lftr_edges    = new_set(LFTR_cmp, 64);
1034         env.replaced      = 0;
1035         env.lftr_replaced = 0;
1036         env.flags         = flags;
1037         env.process_scc   = process_scc;
1038
1039         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1040            the same block as it's predecessors.
1041            This can improve the placement of new nodes.
1042          */
1043         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1044
1045         /* we need dominance */
1046         assure_doms(irg);
1047         assure_irg_outs(irg);
1048
1049         /* calculate the post order number for blocks. */
1050         irg_out_block_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1051
1052         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1053         do_dfs(irg, &env);
1054
1055         if (env.replaced) {
1056                 /* try linear function test replacements */
1057                 //lftr(irg, &env);
1058
1059                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1060                 DB((dbg, LEVEL_1, "Replacements: %u + %u (lftr)\n\n", env.replaced, env.lftr_replaced));
1061         }
1062
1063         del_set(env.lftr_edges);
1064         del_set(env.quad_map);
1065         DEL_ARR_F(env.stack);
1066         obstack_free(&env.obst, NULL);
1067
1068         current_ir_graph = rem;
1069 }
1070
1071 /* Remove any Phi cycles with only one real input. */
1072 void remove_phi_cycles(ir_graph *irg) {
1073         iv_env   env;
1074         ir_graph *rem;
1075
1076         rem = current_ir_graph;
1077         current_ir_graph = irg;
1078
1079         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.remove_phi");
1080
1081         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Phi cycle removement for %+F\n", irg));
1082
1083         obstack_init(&env.obst);
1084         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1085         env.tos           = 0;
1086         env.nextDFSnum    = 0;
1087         env.POnum         = 0;
1088         env.quad_map      = NULL;
1089         env.lftr_edges    = NULL;
1090         env.replaced      = 0;
1091         env.lftr_replaced = 0;
1092         env.flags         = 0;
1093         env.process_scc   = process_phi_only_scc;
1094
1095         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1096            the same block as it's predecessors.
1097            This can improve the placement of new nodes.
1098          */
1099         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1100
1101         /* we need dominance */
1102         assure_irg_outs(irg);
1103
1104         /* calculate the post order number for blocks. */
1105         irg_out_block_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1106
1107         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1108         do_dfs(irg, &env);
1109
1110         if (env.replaced) {
1111                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1112                 DB((dbg, LEVEL_1, "remove_phi_cycles: %u Cycles removed\n\n", env.replaced));
1113         }
1114
1115         DEL_ARR_F(env.stack);
1116         obstack_free(&env.obst, NULL);
1117
1118         current_ir_graph = rem;
1119 }