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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief   Operator Strength Reduction.
  23  * @date    12.5.2006
  24  * @author  Michael Beck
  25  * @version $Id$
  26  * @summary
  27  *  Implementation of the Operator Strength Reduction algorithm
  28  *  by Keith D. Cooper, L. Taylor Simpson, Christopher A. Vick.
  29  *  Extended version.
  30  */
  31 #include "config.h"
  32
  33 #include "adt/pdeq.h"
  34 #include "iroptimize.h"
  35 #include "irgraph.h"
  36 #include "ircons.h"
  37 #include "irop_t.h"
  38 #include "irdom.h"
  39 #include "irgmod.h"
  40 #include "irflag_t.h"
  41 #include "irgwalk.h"
  42 #include "irouts.h"
  43 #include "iredges.h"
  44 #include "debug.h"
  45 #include "obst.h"
  46 #include "set.h"
  47 #include "tv.h"
  48 #include "hashptr.h"
  49 #include "irtools.h"
  50 #include "irloop_t.h"
  51 #include "array.h"
  52 #include "firmstat.h"
  53 #include "error.h"
  54
  55 /** The debug handle. */
  56 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg;)
  57
  58 /** A scc. */
  59 typedef struct scc {
  60         ir_node  *head;         /**< the head of the list */
  61         tarval   *init;     /**< the init value iff only one exists. */
  62         tarval   *incr;     /**< the induction variable increment if only a single const exists. */
  63         unsigned code;      /**< == iro_Add if +incr, iro_Sub if -incr, 0 if not analysed, iro_Bad else */
  64 } scc;
  65
  66 /** A node entry */
  67 typedef struct node_entry {
  68         unsigned DFSnum;    /**< the DFS number of this node */
  69         unsigned low;       /**< the low number of this node */
  70         ir_node  *header;   /**< the header of this node */
  71         int      in_stack;  /**< flag, set if the node is on the stack */
  72         ir_node  *next;     /**< link to the next node the the same scc */
  73         scc      *pscc;     /**< the scc of this node */
  74         unsigned POnum;     /**< the post order number for blocks */
  75 } node_entry;
  76
  77 /** The environment. */
  78 typedef struct iv_env {
  79         struct obstack obst;    /**< an obstack for allocations */
  80         ir_node  **stack;       /**< the node stack */
  81         int      tos;           /**< tos index */
  82         unsigned nextDFSnum;    /**< the current DFS number */
  83         unsigned POnum;         /**< current post order number */
  84         set      *quad_map;     /**< a map from (op, iv, rc) to node */
  85         set      *lftr_edges;   /**< the set of lftr edges */
  86         unsigned replaced;      /**< number of replaced ops */
  87         unsigned lftr_replaced; /**< number of applied linear function test replacements */
  88         unsigned flags;         /**< additional flags */
  89         /** Function called to process a SCC. */
  90         void (*process_scc)(scc *pscc, struct iv_env *env);
  91 } iv_env;
  92
  93 /**
  94  * An entry in the (op, node, node) -> node map.
  95  */
  96 typedef struct quadruple_t {
  97         ir_opcode code;  /**< the opcode of the reduced operation */
  98         ir_node   *op1;  /**< the first operand the reduced operation */
  99         ir_node   *op2;  /**< the second operand of the reduced operation */
 100
 101         ir_node   *res; /**< the reduced operation */
 102 } quadruple_t;
 103
 104 /**
 105  * A LFTR edge.
 106  */
 107 typedef struct LFTR_edge {
 108         ir_node   *src;   /**< the source node */
 109         ir_node   *dst;   /**< the destination node */
 110         ir_opcode code;   /**< the opcode that must be applied */
 111         ir_node   *rc;    /**< the region const that must be applied */
 112 } LFTR_edge;
 113
 114 /* forward */
 115 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env);
 116
 117 /**
 118  * Compare two LFTR edges.
 119  */
 120 static int LFTR_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 121         const LFTR_edge *l1 = e1;
 122         const LFTR_edge *l2 = e2;
 123         (void) size;
 124
 125         return l1->src != l2->src;
 126 }
 127
 128 /**
 129  * Find a LFTR edge.
 130  */
 131 static LFTR_edge *LFTR_find(ir_node *src, iv_env *env) {
 132         LFTR_edge key;
 133
 134         key.src  = src;
 135
 136         return set_find(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 137 }
 138
 139 /**
 140  * Add a LFTR edge.
 141  */
 142 static void LFTR_add(ir_node *src, ir_node *dst, ir_opcode code, ir_node *rc, iv_env *env) {
 143         LFTR_edge key;
 144
 145         key.src  = src;
 146         key.dst  = dst;
 147         key.code = code;
 148         key.rc   = rc;
 149
 150         /*
 151          * There might be more than one edge here. This is rather bad
 152          * because we currently store only one.
 153          */
 154 //      assert(LFTR_find(src, env) == NULL);
 155         set_insert(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Gets the node_entry of a node
 160  */
 161 static node_entry *get_irn_ne(ir_node *irn, iv_env *env) {
 162         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 163
 164         if (! e) {
 165                 e = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*e));
 166                 memset(e, 0, sizeof(*e));
 167                 set_irn_link(irn, e);
 168         }
 169         return e;
 170 }
 171
 172 /**
 173  * Gets the scc from an IV.
 174  */
 175 static scc *get_iv_scc(ir_node *iv, iv_env *env) {
 176         node_entry *e = get_irn_ne(iv, env);
 177         return e->pscc;
 178 }
 179
 180 /**
 181  * Check if irn is an IV.
 182  *
 183  * @param irn  the node to check
 184  * @param env  the environment
 185  *
 186  * @returns the header if it is one, NULL else
 187  */
 188 static ir_node *is_iv(ir_node *irn, iv_env *env) {
 189         return get_irn_ne(irn, env)->header;
 190 }
 191
 192 /**
 193  * Check if irn is a region constant.
 194  * The block or irn must strictly dominate the header block.
 195  *
 196  * @param irn           the node to check
 197  * @param header_block  the header block of the induction variable
 198  */
 199 static int is_rc(ir_node *irn, ir_node *header_block) {
 200         ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 201
 202         return (block != header_block) && block_dominates(block, header_block);
 203 }
 204
 205 /**
 206  * Set compare function for the quad set.
 207  */
 208 static int quad_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 209         const quadruple_t *c1 = e1;
 210         const quadruple_t *c2 = e2;
 211         (void) size;
 212
 213         return c1->code != c2->code || c1->op1 != c2->op1 || c1->op2 != c2->op2;
 214 }
 215
 216 /**
 217  * Check if an reduced operation was already calculated.
 218  *
 219  * @param code  the opcode of the operation
 220  * @param op1   the first operand of the operation
 221  * @param op2   the second operand of the operation
 222  * @param env   the environment
 223  *
 224  * @return the already reduced node or NULL if this operation is not yet reduced
 225  */
 226 static ir_node *search(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 227         quadruple_t key, *entry;
 228
 229         key.code = code;
 230         key.op1 = op1;
 231         key.op2 = op2;
 232
 233         entry = set_find(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 234                          (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 235         if (entry)
 236                 return entry->res;
 237         return NULL;
 238 }
 239
 240 /**
 241  * Add an reduced operation.
 242  *
 243  * @param code    the opcode of the operation
 244  * @param op1     the first operand of the operation
 245  * @param op2     the second operand of the operation
 246  * @param result  the result of the reduced operation
 247  * @param env     the environment
 248  */
 249 static void add(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_node *result, iv_env *env) {
 250         quadruple_t key;
 251
 252         key.code = code;
 253         key.op1  = op1;
 254         key.op2  = op2;
 255         key.res  = result;
 256
 257         set_insert(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 258                    (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 259 }
 260
 261 /**
 262  * Find a location where to place a bin-op whose operands are in
 263  * block1 and block2.
 264  *
 265  * @param block1  the block of the first operand
 266  * @param block2  the block of the second operand
 267  *
 268  * Note that we know here that such a place must exists. Moreover, this means
 269  * that either block1 dominates block2 or vice versa. So, just return
 270  * the "smaller" one.
 271  */
 272 static ir_node *find_location(ir_node *block1, ir_node *block2) {
 273         if (block_dominates(block1, block2))
 274                 return block2;
 275         assert(block_dominates(block2, block1));
 276         return block1;
 277 }
 278
 279 /**
 280  * Create a node that executes an op1 code op1 operation.
 281  *
 282  * @param code   the opcode to execute
 283  * @param db     debug info to add to the new node
 284  * @param op1    the first operand
 285  * @param op2    the second operand
 286  * @param mode   the mode of the new operation
 287  *
 288  * @return the newly created node
 289  */
 290 static ir_node *do_apply(ir_opcode code, dbg_info *db, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_mode *mode) {
 291         ir_graph *irg = current_ir_graph;
 292         ir_node *result;
 293         ir_node *block = find_location(get_nodes_block(op1), get_nodes_block(op2));
 294
 295         switch (code) {
 296         case iro_Mul:
 297                 result = new_rd_Mul(db, irg, block, op1, op2, mode);
 298                 break;
 299         case iro_Add:
 300                 result = new_rd_Add(db, irg, block, op1, op2, mode);
 301                 break;
 302         case iro_Sub:
 303                 result = new_rd_Sub(db, irg, block, op1, op2, mode);
 304                 break;
 305         default:
 306                 panic("Unsupported opcode");
 307                 result = NULL;
 308         }
 309         return result;
 310 }
 311
 312 /**
 313  * The Apply operation.
 314  *
 315  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 316  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 317  * @param op1    the first operand
 318  * @param op2    the second operand
 319  * @param env    the environment
 320  *
 321  * @return the newly created node
 322  */
 323 static ir_node *apply(ir_node *header, ir_node *orig, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 324         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 325         ir_node *result = search(code, op1, op2, env);
 326
 327         if (result == NULL) {
 328                 dbg_info *db = get_irn_dbg_info(orig);
 329                 ir_node *op1_header = get_irn_ne(op1, env)->header;
 330                 ir_node *op2_header = get_irn_ne(op2, env)->header;
 331
 332                 if (op1_header == header && is_rc(op2, op1_header)) {
 333                         result = reduce(orig, op1, op2, env);
 334                 }
 335                 else if (op2_header == header && is_rc(op1, op2_header)) {
 336                         result = reduce(orig, op2, op1, env);
 337                 }
 338                 else {
 339                         result = do_apply(code, db, op1, op2, get_irn_mode(orig));
 340                         get_irn_ne(result, env)->header = NULL;
 341                 }
 342         }
 343         return result;
 344 }
 345
 346 /**
 347  * The Reduce operation.
 348  *
 349  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 350  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 351  * @param iv     the induction variable
 352  * @param rc     the region constant
 353  * @param env    the environment
 354  *
 355  * @return the reduced node
 356  */
 357 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 358         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 359         ir_node *result = search(code, iv, rc, env);
 360
 361         if (result == NULL) {
 362                 node_entry *e, *iv_e;
 363                 int i, n;
 364                 ir_mode *mode = get_irn_mode(orig);
 365
 366                 result = exact_copy(iv);
 367
 368                 /* Beware: we must always create a new induction variable with the same mode
 369                    as the node we are replacing. Especially this means the mode might be changed
 370                    from P to I and back. This is always possible, because we have only Phi, Add
 371                    and Sub nodes. */
 372                 set_irn_mode(result, mode);
 373                 add(code, iv, rc, result, env);
 374                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Created new %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 375                         get_irn_opname(orig), rc));
 376
 377                 iv_e = get_irn_ne(iv, env);
 378                 e    = get_irn_ne(result, env);
 379                 e->header = iv_e->header;
 380
 381                 /* create the LFTR edge */
 382                 LFTR_add(iv, result, code, rc, env);
 383
 384                 n = get_irn_arity(result);
 385                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 386                         ir_node *o = get_irn_n(result, i);
 387
 388                         e = get_irn_ne(o, env);
 389                         if (e->header == iv_e->header)
 390                                 o = reduce(orig, o, rc, env);
 391                         else if (is_Phi(result) || code == iro_Mul)
 392                                 o = apply(iv_e->header, orig, o, rc, env);
 393                         set_irn_n(result, i, o);
 394                 }
 395         }
 396         else {
 397                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Already Created %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 398                         get_irn_opname(orig), rc));
 399         }
 400         return result;
 401 }
 402
 403 /**
 404  * Update the scc for a newly created IV.
 405  */
 406 static void update_scc(ir_node *iv, node_entry *e, iv_env *env) {
 407         scc     *pscc   = e->pscc;
 408         ir_node *header = e->header;
 409         waitq    *wq = new_waitq();
 410
 411         DB((dbg, LEVEL_2, "  Creating SCC for new an induction variable:\n  "));
 412         pscc->head = NULL;
 413         waitq_put(wq, iv);
 414         do {
 415                 ir_node    *irn = waitq_get(wq);
 416                 node_entry *ne  = get_irn_ne(irn, env);
 417                 int        i;
 418
 419                 ne->pscc   = pscc;
 420                 ne->next   = pscc->head;
 421                 pscc->head = irn;
 422                 DB((dbg, LEVEL_2, " %+F,", irn));
 423
 424                 for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
 425                         ir_node    *pred = get_irn_n(irn, i);
 426                         node_entry *pe   = get_irn_ne(pred, env);
 427
 428                         if (pe->header == header && pe->pscc == NULL) {
 429                                 /* set the pscc here to ensure that the node is NOT enqueued another time */
 430                                 pe->pscc = pscc;
 431                                 waitq_put(wq, pred);
 432                         }
 433                 }
 434         } while (! waitq_empty(wq));
 435         del_waitq(wq);
 436         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 437 }
 438
 439 /**
 440  * The Replace operation.
 441  *
 442  * @param irn   the node that will be replaced
 443  * @param iv    the induction variable
 444  * @param rc    the region constant
 445  * @param env   the environment
 446  */
 447 static int replace(ir_node *irn, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 448         ir_node *result;
 449
 450         DB((dbg, LEVEL_2, "  Replacing %+F\n", irn));
 451
 452         result = reduce(irn, iv, rc, env);
 453         if (result != irn) {
 454                 node_entry *e;
 455
 456                 hook_strength_red(current_ir_graph, irn);
 457                 exchange(irn, result);
 458                 e = get_irn_ne(result, env);
 459                 if (e->pscc == NULL) {
 460                         e->pscc = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*e->pscc));
 461                         memset(e->pscc, 0, sizeof(*e->pscc));
 462                         update_scc(result, e, env);
 463                 }
 464                 ++env->replaced;
 465                 return 1;
 466         }
 467         return 0;
 468 }
 469
 470 #if 0
 471 /**
 472  * check if a given node is a mul with 2, 4, 8
 473  */
 474 static int is_x86_shift_const(ir_node *mul) {
 475         ir_node *rc;
 476
 477         if (! is_Mul(mul))
 478                 return 0;
 479
 480         /* normalization put constants on the right side */
 481         rc = get_Mul_right(mul);
 482         if (is_Const(rc)) {
 483                 tarval *tv = get_Const_tarval(rc);
 484
 485                 if (tarval_is_long(tv)) {
 486                         long value = get_tarval_long(tv);
 487
 488                         if (value == 2 || value == 4 || value == 8) {
 489                                 /* do not reduce multiplications by 2, 4, 8 */
 490                                 return 1;
 491                         }
 492                 }
 493         }
 494         return 0;
 495 }
 496 #endif
 497
 498 /**
 499  * Check if an IV represents a counter with constant limits.
 500  */
 501 static int is_counter_iv(ir_node *iv, iv_env *env) {
 502         node_entry *e         = get_irn_ne(iv, env);
 503         scc        *pscc      = e->pscc;
 504         ir_node    *have_init = NULL;
 505         ir_node    *have_incr = NULL;
 506         ir_opcode  code       = iro_Bad;
 507         ir_node    *irn;
 508
 509         if (pscc->code != 0) {
 510                 /* already analysed */
 511                 return pscc->code != iro_Bad;
 512         }
 513
 514         pscc->code = iro_Bad;
 515         for (irn = pscc->head; irn != NULL; irn = e->next) {
 516                 if (is_Add(irn)) {
 517                         if (have_incr != NULL)
 518                                 return 0;
 519
 520                         have_incr = get_Add_right(irn);
 521                         if (! is_Const(have_incr)) {
 522                                 have_incr = get_Add_left(irn);
 523                                 if (! is_Const(have_incr))
 524                                         return 0;
 525                         }
 526                         code = iro_Add;
 527                 } else if (is_Sub(irn)) {
 528                         if (have_incr != NULL)
 529                                 return 0;
 530
 531                         have_incr = get_Sub_right(irn);
 532                         if (! is_Const(have_incr))
 533                                 return 0;
 534                         code = iro_Sub;
 535                 } else if (is_Phi(irn)) {
 536                         int i;
 537
 538                         for (i = get_Phi_n_preds(irn) - 1; i >= 0; --i) {
 539                                 ir_node    *pred = get_Phi_pred(irn, i);
 540                                 node_entry *ne   = get_irn_ne(pred, env);
 541
 542                                 if (ne->header == e->header)
 543                                         continue;
 544                                 if (have_init != NULL)
 545                                         return 0;
 546                                 have_init = pred;
 547                                 if (! is_Const(pred))
 548                                         return 0;
 549                         }
 550                 } else
 551                         return 0;
 552                 e = get_irn_ne(irn, env);
 553         }
 554         pscc->init = get_Const_tarval(have_init);
 555         pscc->incr = get_Const_tarval(have_incr);
 556         pscc->code = code;
 557         return code != iro_Bad;
 558 }
 559
 560 /**
 561  * Check the users of an induction variable for register pressure.
 562  */
 563 static int check_users_for_reg_pressure(ir_node *iv, iv_env *env) {
 564         ir_node    *irn, *header;
 565         ir_node    *have_user = NULL;
 566         ir_node    *have_cmp  = NULL;
 567         node_entry *e         = get_irn_ne(iv, env);
 568         scc        *pscc      = e->pscc;
 569
 570         header = e->header;
 571         for (irn = pscc->head; irn != NULL; irn = e->next) {
 572                 const ir_edge_t *edge;
 573
 574                 foreach_out_edge(irn, edge) {
 575                         ir_node    *user = get_edge_src_irn(edge);
 576                         node_entry *ne = get_irn_ne(user, env);
 577
 578                         if (e->header == ne->header) {
 579                                 /* found user from the same IV */
 580                                 continue;
 581                         }
 582                         if (is_Cmp(user)) {
 583                                 if (have_cmp != NULL) {
 584                                         /* more than one cmp, for now end here */
 585                                         return 0;
 586                                 }
 587                                 have_cmp = user;
 588                         } else {
 589                                 /* user is a real user of the IV */
 590                                 if (have_user != NULL) {
 591                                         /* found the second user */
 592                                         return 0;
 593                                 }
 594                                 have_user = user;
 595                         }
 596                 }
 597                 e = get_irn_ne(irn, env);
 598         }
 599
 600         if (have_user == NULL) {
 601                 /* no user, ignore */
 602                 return 1;
 603         }
 604
 605         if (have_cmp == NULL) {
 606                 /* fine, only one user, try to reduce */
 607                 return 1;
 608         }
 609         /*
 610          * We found one user AND at least one cmp.
 611          * We should check here if we can transform the Cmp.
 612          *
 613          * For now our capabilities for doing linear function test
 614          * are limited, so check if the iv has the right form: Only ONE
 615          * phi, only one Add/Sub with a Const
 616          */
 617         if (! is_counter_iv(iv, env))
 618                 return 0;
 619
 620         /*
 621          * Ok, we have only one increment AND it is a Const, we might be able
 622          * to do a linear function test replacement, so go on.
 623          */
 624         return 1;
 625 }
 626
 627 /**
 628  * Check if a node can be replaced (+, -, *).
 629  *
 630  * @param irn   the node to check
 631  * @param env   the environment
 632  *
 633  * @return non-zero if irn should be Replace'd
 634  */
 635 static int check_replace(ir_node *irn, iv_env *env) {
 636         ir_node   *left, *right, *iv, *rc;
 637         ir_op     *op  = get_irn_op(irn);
 638         ir_opcode code = get_op_code(op);
 639         ir_node   *liv, *riv;
 640
 641         switch (code) {
 642         case iro_Mul:
 643         case iro_Add:
 644         case iro_Sub:
 645                 iv = rc = NULL;
 646
 647                 left  = get_binop_left(irn);
 648                 right = get_binop_right(irn);
 649
 650                 liv = is_iv(left, env);
 651                 riv = is_iv(right, env);
 652                 if (liv && is_rc(right, liv)) {
 653                         iv = left; rc = right;
 654                 }
 655                 else if (riv && is_op_commutative(op) &&
 656                                     is_rc(left, riv)) {
 657                         iv = right; rc = left;
 658                 }
 659
 660                 if (iv) {
 661                         if (env->flags & osr_flag_keep_reg_pressure) {
 662                                 if (! check_users_for_reg_pressure(iv, env))
 663                                         return 0;
 664                         }
 665                         return replace(irn, iv, rc, env);
 666                 }
 667                 break;
 668         default:
 669                 break;
 670         }
 671         return 0;
 672 }
 673
 674 /**
 675  * Check which SCC's are induction variables.
 676  *
 677  * @param pscc  a SCC
 678  * @param env   the environment
 679  */
 680 static void classify_iv(scc *pscc, iv_env *env) {
 681         ir_node *irn, *next, *header = NULL;
 682         node_entry *b, *h = NULL;
 683         int j, only_phi, num_outside;
 684         ir_node *out_rc;
 685
 686         /* find the header block for this scc */
 687         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 688                 node_entry *e = get_irn_link(irn);
 689                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 690
 691                 next = e->next;
 692                 b = get_irn_ne(block, env);
 693
 694                 if (header) {
 695                         if (h->POnum < b->POnum) {
 696                                 header = block;
 697                                 h      = b;
 698                         }
 699                 }
 700                 else {
 701                         header = block;
 702                         h      = b;
 703                 }
 704         }
 705
 706         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 707         only_phi    = 1;
 708         num_outside = 0;
 709         out_rc      = NULL;
 710         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 711                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 712
 713                 next = e->next;
 714                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
 715                 case iro_Add:
 716                 case iro_Sub:
 717                         only_phi = 0;
 718                         /* fall through */
 719                 case iro_Phi:
 720                         for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 721                                 ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 722                                 node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 723
 724                                 if (pe->pscc != e->pscc) {
 725                                         /* not in the same SCC, must be a region const */
 726                                         if (! is_rc(pred, header)) {
 727                                                 /* not an induction variable */
 728                                                 goto fail;
 729                                         }
 730                                         if (! out_rc) {
 731                                                 out_rc = pred;
 732                                                 ++num_outside;
 733                                         } else if (out_rc != pred) {
 734                                                 ++num_outside;
 735                                         }
 736                                 }
 737                         }
 738                         break;
 739                 default:
 740                         /* not an induction variable */
 741                         goto fail;
 742                 }
 743         }
 744         /* found an induction variable */
 745         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an induction variable:\n  "));
 746         if (only_phi && num_outside == 1) {
 747                 /* a phi cycle with only one real predecessor can be collapsed */
 748                 DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 749
 750                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 751                         node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 752                         next = e->next;
 753                         e->header = NULL;
 754                         exchange(irn, out_rc);
 755                 }
 756                 ++env->replaced;
 757                 return;
 758         }
 759
 760         /* set the header for every node in this scc */
 761         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 762                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 763                 e->header = header;
 764                 next = e->next;
 765                 DB((dbg, LEVEL_2, " %+F,", irn));
 766         }
 767         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 768         return;
 769
 770 fail:
 771         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 772                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 773
 774                 next = e->next;
 775                 e->header = NULL;
 776         }
 777 }
 778
 779 /**
 780  * Process a SCC for the operator strength reduction.
 781  *
 782  * @param pscc  the SCC
 783  * @param env   the environment
 784  */
 785 static void process_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 786         ir_node *head = pscc->head;
 787         node_entry *e = get_irn_link(head);
 788
 789 #ifdef DEBUG_libfirm
 790         {
 791                 ir_node *irn, *next;
 792
 793                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 794                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 795                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 796
 797                         next = e->next;
 798
 799                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 800                 }
 801                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 802         }
 803 #endif
 804
 805         if (e->next == NULL) {
 806                 /* this SCC has only a single member */
 807                 check_replace(head, env);
 808         } else {
 809                 classify_iv(pscc, env);
 810         }
 811 }
 812
 813 /**
 814  * If an SCC is a Phi only cycle, remove it.
 815  */
 816 static void remove_phi_cycle(scc *pscc, iv_env *env) {
 817         ir_node *irn, *next;
 818         int j;
 819         ir_node *out_rc;
 820
 821         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 822         out_rc      = NULL;
 823         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 824                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 825
 826                 next = e->next;
 827                 if (! is_Phi(irn))
 828                         return;
 829
 830                 for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 831                         ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 832                         node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 833
 834                         if (pe->pscc != e->pscc) {
 835                                 /* not in the same SCC, must be the only input */
 836                                 if (! out_rc) {
 837                                         out_rc = pred;
 838                                 } else if (out_rc != pred) {
 839                                         return;
 840                                 }
 841                         }
 842                 }
 843         }
 844         /* found a Phi cycle */
 845         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 846
 847         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 848                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 849                 next = e->next;
 850                 e->header = NULL;
 851                 exchange(irn, out_rc);
 852         }
 853         ++env->replaced;
 854 }
 855
 856 /**
 857  * Process a SCC for the Phi cycle removement.
 858  *
 859  * @param pscc  the SCC
 860  * @param env   the environment
 861  */
 862 static void process_phi_only_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 863         ir_node *head = pscc->head;
 864         node_entry *e = get_irn_link(head);
 865
 866 #ifdef DEBUG_libfirm
 867         {
 868                 ir_node *irn, *next;
 869
 870                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 871                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 872                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 873
 874                         next = e->next;
 875
 876                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 877                 }
 878                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 879         }
 880 #endif
 881
 882         if (e->next != NULL)
 883                 remove_phi_cycle(pscc, env);
 884 }
 885
 886
 887 /**
 888  * Push a node onto the stack.
 889  *
 890  * @param env   the environment
 891  * @param n     the node to push
 892  */
 893 static void push(iv_env *env, ir_node *n) {
 894         node_entry *e;
 895
 896         if (env->tos == ARR_LEN(env->stack)) {
 897                 int nlen = ARR_LEN(env->stack) * 2;
 898                 ARR_RESIZE(ir_node *, env->stack, nlen);
 899         }
 900         env->stack[env->tos++] = n;
 901         e = get_irn_ne(n, env);
 902         e->in_stack = 1;
 903 }
 904
 905 /**
 906  * pop a node from the stack
 907  *
 908  * @param env   the environment
 909  *
 910  * @return  The topmost node
 911  */
 912 static ir_node *pop(iv_env *env)
 913 {
 914         ir_node *n = env->stack[--env->tos];
 915         node_entry *e = get_irn_ne(n, env);
 916
 917         e->in_stack = 0;
 918         return n;
 919 }
 920
 921 /**
 922  * Do Tarjan's SCC algorithm and drive OSR.
 923  *
 924  * @param irn  start at this node
 925  * @param env  the environment
 926  */
 927 static void dfs(ir_node *irn, iv_env *env)
 928 {
 929         int i, n;
 930         node_entry *node = get_irn_ne(irn, env);
 931
 932         mark_irn_visited(irn);
 933
 934         /* do not put blocks into the scc */
 935         if (is_Block(irn)) {
 936                 n = get_irn_arity(irn);
 937                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 938                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 939
 940                         if (!irn_visited(pred))
 941                                 dfs(pred, env);
 942                 }
 943         }
 944         else {
 945                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 946
 947                 node->DFSnum = env->nextDFSnum++;
 948                 node->low    = node->DFSnum;
 949                 push(env, irn);
 950
 951                 /* handle the block */
 952                 if (!irn_visited(block))
 953                         dfs(block, env);
 954
 955                 n = get_irn_arity(irn);
 956                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 957                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 958                         node_entry *o = get_irn_ne(pred, env);
 959
 960                         if (!irn_visited(pred)) {
 961                                 dfs(pred, env);
 962                                 node->low = MIN(node->low, o->low);
 963                         }
 964                         if (o->DFSnum < node->DFSnum && o->in_stack)
 965                                 node->low = MIN(o->DFSnum, node->low);
 966                 }
 967                 if (node->low == node->DFSnum) {
 968                         scc *pscc = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*pscc));
 969                         ir_node *x;
 970
 971                         memset(pscc, 0, sizeof(*pscc));
 972                         do {
 973                                 node_entry *e;
 974
 975                                 x = pop(env);
 976                                 e = get_irn_ne(x, env);
 977                                 e->pscc    = pscc;
 978                                 e->next    = pscc->head;
 979                                 pscc->head = x;
 980                         } while (x != irn);
 981
 982                         env->process_scc(pscc, env);
 983                 }
 984         }
 985 }
 986
 987 /**
 988  * Do the DFS by starting at the End node of a graph.
 989  *
 990  * @param irg  the graph to process
 991  * @param env  the environment
 992  */
 993 static void do_dfs(ir_graph *irg, iv_env *env) {
 994         ir_graph *rem = current_ir_graph;
 995         ir_node *end = get_irg_end(irg);
 996         int i, n;
 997
 998         ir_reserve_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
 999
1000         current_ir_graph = irg;
1001         inc_irg_visited(irg);
1002
1003         /* visit all visible nodes */
1004         dfs(end, env);
1005
1006         /* visit the keep-alives */
1007         n = get_End_n_keepalives(end);
1008         for (i = 0; i < n; ++i) {
1009                 ir_node *ka = get_End_keepalive(end, i);
1010
1011                 if (!irn_visited(ka))
1012                         dfs(ka, env);
1013         }
1014
1015         ir_free_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
1016
1017         current_ir_graph = rem;
1018 }
1019
1020 /**
1021  * Post-block-walker: assign the post-order number.
1022  */
1023 static void assign_po(ir_node *block, void *ctx) {
1024         iv_env *env = ctx;
1025         node_entry *e = get_irn_ne(block, env);
1026
1027         e->POnum = env->POnum++;
1028 }
1029
1030 /**
1031  * Follows the LFTR edges and return the last node in the chain.
1032  *
1033  * @param irn  the node that should be followed
1034  * @param env  the IV environment
1035  *
1036  * @note
1037  * In the current implementation only the last edge is stored, so
1038  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
1039  */
1040 static ir_node *followEdges(ir_node *irn, iv_env *env) {
1041         for (;;) {
1042                 LFTR_edge *e = LFTR_find(irn, env);
1043                 if (e)
1044                         irn = e->dst;
1045                 else
1046                         return irn;
1047         }
1048 }
1049
1050 /**
1051  * Apply one LFTR edge operation.
1052  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
1053  * an Overflow.
1054  *
1055  * @param iv   the induction variable
1056  * @param rc   the constant that should be translated
1057  * @param e    the LFTR edge
1058  * @param env  the IV environment
1059  *
1060  * @return the translated region constant or NULL
1061  *         if the translation was not possible
1062  *
1063  * @note
1064  * In the current implementation only the last edge is stored, so
1065  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
1066  */
1067 static ir_node *applyOneEdge(ir_node *iv, ir_node *rc, LFTR_edge *e, iv_env *env) {
1068         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
1069                 tarval *tv_l, *tv_r, *tv, *tv_init, *tv_incr;
1070                 tarval_int_overflow_mode_t ovmode;
1071                 scc *pscc;
1072
1073                 if (! is_counter_iv(iv, env)) {
1074                         DB((dbg, LEVEL_4, " not counter IV"));
1075                         return NULL;
1076                 }
1077
1078                 /* overflow can only be decided for Consts */
1079                 if (! is_Const(e->rc)) {
1080                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)", e->rc));
1081                         return NULL;
1082                 }
1083
1084                 tv_l = get_Const_tarval(rc);
1085                 tv_r = get_Const_tarval(e->rc);
1086
1087                 ovmode = tarval_get_integer_overflow_mode();
1088                 tarval_set_integer_overflow_mode(TV_OVERFLOW_BAD);
1089
1090                 pscc    = get_iv_scc(iv, env);
1091                 tv_incr = pscc->incr;
1092                 tv_init = pscc->init;
1093
1094                 /*
1095                  * Check that no overflow occurs:
1096                  * init must be transformed without overflow
1097                  * the new rc must be transformed without overflow
1098                  * rc +/- incr must be possible without overflow
1099                  */
1100                 switch (e->code) {
1101                 case iro_Mul:
1102                         tv      = tarval_mul(tv_l, tv_r);
1103                         tv_init = tarval_mul(tv_init, tv_r);
1104                         tv_incr = tarval_mul(tv_incr, tv_r);
1105                         DB((dbg, LEVEL_4, " * %+F", tv_r));
1106                         break;
1107                 case iro_Add:
1108                         tv      = tarval_add(tv_l, tv_r);
1109                         tv_init = tarval_add(tv_init, tv_r);
1110                         DB((dbg, LEVEL_4, " + %+F", tv_r));
1111                         break;
1112                 case iro_Sub:
1113                         tv      = tarval_sub(tv_l, tv_r, NULL);
1114                         tv_init = tarval_sub(tv_init, tv_r, NULL);
1115                         DB((dbg, LEVEL_4, " - %+F", tv_r));
1116                         break;
1117                 default:
1118                         panic("Unsupported opcode");
1119                         tv = tarval_bad;
1120                 }
1121
1122                 if (pscc->code == iro_Add) {
1123                         tv = tarval_add(tv, tv_incr);
1124                 } else {
1125                         assert(pscc->code == iro_Sub);
1126                         tv = tarval_sub(tv, tv_incr, NULL);
1127                 }
1128
1129                 tarval_set_integer_overflow_mode(ovmode);
1130
1131                 if (tv == tarval_bad || tv_init == tarval_bad) {
1132                         DB((dbg, LEVEL_4, " = OVERFLOW"));
1133                         return NULL;
1134                 }
1135                 return new_Const(tv);
1136         }
1137         return do_apply(e->code, NULL, rc, e->rc, get_irn_mode(rc));
1138 }
1139
1140 /**
1141  * Applies the operations represented by the LFTR edges to a
1142  * region constant and returns the value.
1143  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
1144  * an Overflow.
1145  *
1146  * @param iv   the IV node that starts the LFTR edge chain
1147  * @param rc   the region constant that should be translated
1148  * @param env  the IV environment
1149  *
1150  * @return the translated region constant or NULL
1151  *         if the translation was not possible
1152  */
1153 static ir_node *applyEdges(ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
1154         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
1155                 /* overflow can only be decided for Consts */
1156                 if (! is_counter_iv(iv, env)) {
1157                         DB((dbg, LEVEL_4, "not counter IV\n", rc));
1158                         return NULL;
1159                 }
1160                 if (! is_Const(rc)) {
1161                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)\n", rc));
1162                         return NULL;
1163                 }
1164                 DB((dbg, LEVEL_4, "%+F", get_Const_tarval(rc)));
1165         }
1166
1167         for (; rc;) {
1168                 LFTR_edge *e = LFTR_find(iv, env);
1169                 if (e) {
1170                         rc = applyOneEdge(iv, rc, e, env);
1171                         iv = e->dst;
1172                 }
1173                 else
1174                         break;
1175         }
1176         DB((dbg, LEVEL_3, "\n"));
1177         return rc;
1178 }
1179
1180 /**
1181  * Walker, finds Cmp(iv, rc) or Cmp(rc, iv)
1182  * and tries to optimize them.
1183  */
1184 static void do_lftr(ir_node *cmp, void *ctx) {
1185         iv_env *env = ctx;
1186         ir_node *left, *right, *liv, *riv;
1187         ir_node *iv, *rc;
1188         ir_node *nleft = NULL, *nright = NULL;
1189
1190         if (!is_Cmp(cmp))
1191                 return;
1192
1193         left  = get_Cmp_left(cmp);
1194         right = get_Cmp_right(cmp);
1195
1196         liv = is_iv(left, env);
1197         riv = is_iv(right, env);
1198         if (liv && is_rc(right, liv)) {
1199                 iv = left; rc = right;
1200
1201                 nright = applyEdges(iv, rc, env);
1202                 if (nright && nright != rc) {
1203                         nleft = followEdges(iv, env);
1204                 }
1205         }
1206         else if (riv && is_rc(left, riv)) {
1207                 iv = right; rc = left;
1208
1209                 nleft = applyEdges(iv, rc, env);
1210                 if (nleft && nleft != rc) {
1211                         nright = followEdges(iv, env);
1212                 }
1213         }
1214
1215         if (nleft && nright) {
1216                 DB((dbg, LEVEL_2, "  LFTR for %+F\n", cmp));
1217                 set_Cmp_left(cmp, nleft);
1218                 set_Cmp_right(cmp, nright);
1219                 ++env->lftr_replaced;
1220         }
1221 }
1222
1223 /**
1224  * do linear function test replacement.
1225  *
1226  * @param irg   the graph that should be optimized
1227  * @param env   the IV environment
1228  */
1229 static void lftr(ir_graph *irg, iv_env *env) {
1230         irg_walk_graph(irg, NULL, do_lftr, env);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * Pre-walker: set all node links to NULL and fix the
1235  * block of Proj nodes.
1236  */
1237 static void clear_and_fix(ir_node *irn, void *env)
1238 {
1239         (void) env;
1240         set_irn_link(irn, NULL);
1241
1242         if (is_Proj(irn)) {
1243                 ir_node *pred = get_Proj_pred(irn);
1244                 set_nodes_block(irn, get_nodes_block(pred));
1245         }
1246 }
1247
1248 /* Performs Operator Strength Reduction for the passed graph. */
1249 void opt_osr(ir_graph *irg, unsigned flags) {
1250         iv_env   env;
1251         ir_graph *rem;
1252         int      edges;
1253
1254         if (! get_opt_strength_red()) {
1255                 /* only kill Phi cycles  */
1256                 remove_phi_cycles(irg);
1257                 return;
1258         }
1259
1260         rem = current_ir_graph;
1261         current_ir_graph = irg;
1262
1263         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.osr");
1264
1265         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Operator Strength Reduction for %+F\n", irg));
1266
1267         obstack_init(&env.obst);
1268         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1269         env.tos           = 0;
1270         env.nextDFSnum    = 0;
1271         env.POnum         = 0;
1272         env.quad_map      = new_set(quad_cmp, 64);
1273         env.lftr_edges    = new_set(LFTR_cmp, 64);
1274         env.replaced      = 0;
1275         env.lftr_replaced = 0;
1276         env.flags         = flags;
1277         env.process_scc   = process_scc;
1278
1279         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1280            the same block as it's predecessors.
1281            This can improve the placement of new nodes.
1282          */
1283         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1284
1285         /* we need dominance */
1286         assure_doms(irg);
1287
1288         edges = edges_assure(irg);
1289
1290         /* calculate the post order number for blocks. */
1291         irg_block_edges_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1292
1293         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1294         do_dfs(irg, &env);
1295
1296         if (env.replaced) {
1297                 /* try linear function test replacements */
1298                 //lftr(irg, &env); // currently buggy :-(
1299                 (void) lftr;
1300
1301                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1302                 DB((dbg, LEVEL_1, "Replacements: %u + %u (lftr)\n\n", env.replaced, env.lftr_replaced));
1303         }
1304
1305         del_set(env.lftr_edges);
1306         del_set(env.quad_map);
1307         DEL_ARR_F(env.stack);
1308         obstack_free(&env.obst, NULL);
1309
1310         if (! edges)
1311                 edges_deactivate(irg);
1312
1313         current_ir_graph = rem;
1314 }
1315
1316 /* Remove any Phi cycles with only one real input. */
1317 void remove_phi_cycles(ir_graph *irg) {
1318         iv_env   env;
1319         ir_graph *rem;
1320
1321         rem = current_ir_graph;
1322         current_ir_graph = irg;
1323
1324         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.remove_phi");
1325
1326         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Phi cycle removement for %+F\n", irg));
1327
1328         obstack_init(&env.obst);
1329         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1330         env.tos           = 0;
1331         env.nextDFSnum    = 0;
1332         env.POnum         = 0;
1333         env.quad_map      = NULL;
1334         env.lftr_edges    = NULL;
1335         env.replaced      = 0;
1336         env.lftr_replaced = 0;
1337         env.flags         = 0;
1338         env.process_scc   = process_phi_only_scc;
1339
1340         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1341            the same block as it's predecessors.
1342            This can improve the placement of new nodes.
1343          */
1344         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1345
1346         /* we need outs for calculating the post order */
1347         assure_irg_outs(irg);
1348
1349         /* calculate the post order number for blocks. */
1350         irg_out_block_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1351
1352         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1353         do_dfs(irg, &env);
1354
1355         if (env.replaced) {
1356                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1357                 DB((dbg, LEVEL_1, "remove_phi_cycles: %u Cycles removed\n\n", env.replaced));
1358         }
1359
1360         DEL_ARR_F(env.stack);
1361         obstack_free(&env.obst, NULL);
1362
1363         current_ir_graph = rem;
1364 }