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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2007 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  * Project:     libFIRM
  22  * File name:   ir/opt/opt_osr.c
  23  * Purpose:     Operator Strength Reduction, based on
  24  *              Keith D. Cooper, L. Taylor Simpson, Christopher A. Vick
  25  * Author:      Michael Beck
  26  * Modified by:
  27  * Created:     12.5.2006
  28  * CVS-ID:      $Id$
  29  * Copyright:   (c) 2006 Universität Karlsruhe
  30  */
  31 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  32 #include "config.h"
  33 #endif
  34
  35 #include "opt_osr.h"
  36 #include "irgraph.h"
  37 #include "ircons.h"
  38 #include "irop_t.h"
  39 #include "irloop.h"
  40 #include "irdom.h"
  41 #include "irgmod.h"
  42 #include "irflag_t.h"
  43 #include "irgwalk.h"
  44 #include "irouts.h"
  45 #include "debug.h"
  46 #include "obst.h"
  47 #include "set.h"
  48 #include "tv.h"
  49 #include "hashptr.h"
  50 #include "irtools.h"
  51 #include "irloop_t.h"
  52 #include "array.h"
  53 #include "firmstat.h"
  54 #include "xmalloc.h"
  55
  56 /** The debug handle. */
  57 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg;)
  58
  59 /** A scc. */
  60 typedef struct scc {
  61         ir_node *head;          /**< the head of the list */
  62 } scc;
  63
  64 /** A node entry */
  65 typedef struct node_entry {
  66         unsigned DFSnum;    /**< the DFS number of this node */
  67         unsigned low;       /**< the low number of this node */
  68         ir_node  *header;   /**< the header of this node */
  69         int      in_stack;  /**< flag, set if the node is on the stack */
  70         ir_node  *next;     /**< link to the next node the the same scc */
  71         scc      *pscc;     /**< the scc of this node */
  72         unsigned POnum;     /**< the post order number for blocks */
  73 } node_entry;
  74
  75 /** The environment. */
  76 typedef struct iv_env {
  77         struct obstack obst;    /**< an obstack for allocations */
  78         ir_node  **stack;       /**< the node stack */
  79         int      tos;           /**< tos index */
  80         unsigned nextDFSnum;    /**< the current DFS number */
  81         unsigned POnum;         /**< current post order number */
  82         set      *quad_map;     /**< a map from (op, iv, rc) to node */
  83         set      *lftr_edges;   /**< the set of lftr edges */
  84         unsigned replaced;      /**< number of replaced ops */
  85         unsigned lftr_replaced; /**< number of applied linear function test replacements */
  86         unsigned flags;         /**< additional flags */
  87         /** Function called to process a SCC. */
  88         void (*process_scc)(scc *pscc, struct iv_env *env);
  89 } iv_env;
  90
  91 /**
  92  * An entry in the (op, node, node) -> node map.
  93  */
  94 typedef struct quadruple_t {
  95         ir_opcode code;  /**< the opcode of the reduced operation */
  96         ir_node   *op1;  /**< the first operand the reduced operation */
  97         ir_node   *op2;  /**< the second operand of the reduced operation */
  98
  99         ir_node   *res; /**< the reduced operation */
 100 } quadruple_t;
 101
 102 /**
 103  * A LFTR edge.
 104  */
 105 typedef struct LFTR_edge {
 106         ir_node   *src;   /**< the source node */
 107         ir_node   *dst;   /**< the destination node */
 108         ir_opcode code;   /**< the opcode that must be applied */
 109         ir_node   *rc;    /**< the region const that must be applied */
 110 } LFTR_edge;
 111
 112 /* forward */
 113 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env);
 114
 115 /**
 116  * Compare two LFTR edges.
 117  */
 118 static int LFTR_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 119         const LFTR_edge *l1 = e1;
 120         const LFTR_edge *l2 = e2;
 121
 122         return l1->src != l2->src;
 123 }
 124
 125 #if 0
 126 /**
 127  * Find a LFTR edge.
 128  */
 129 static LFTR_edge *LFTR_find(ir_node *src, iv_env *env) {
 130         LFTR_edge key;
 131
 132         key.src  = src;
 133
 134         return set_find(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 135 }
 136 #endif
 137
 138 /**
 139  * Add a LFTR edge.
 140  */
 141 static void LFTR_add(ir_node *src, ir_node *dst, ir_opcode code, ir_node *rc, iv_env *env) {
 142         LFTR_edge key;
 143
 144         key.src  = src;
 145         key.dst  = dst;
 146         key.code = code;
 147         key.rc   = rc;
 148
 149         /*
 150          * There might be more than one edge here. This is rather bad
 151          * because we currently store only one.
 152          */
 153 //      assert(LFTR_find(src, env) == NULL);
 154         set_insert(env->lftr_edges, &key, sizeof(key), HASH_PTR(src));
 155 }
 156
 157 /**
 158  * Gets the node_entry of a node
 159  */
 160 static node_entry *get_irn_ne(ir_node *irn, iv_env *env) {
 161         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 162
 163         if (! e) {
 164                 e = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*e));
 165                 memset(e, 0, sizeof(*e));
 166                 set_irn_link(irn, e);
 167         }
 168         return e;
 169 }
 170
 171 /**
 172  * Check if irn is an IV.
 173  *
 174  * @param irn  the node to check
 175  * @param env  the environment
 176  *
 177  * @returns the header if it is one, NULL else
 178  */
 179 static ir_node *is_iv(ir_node *irn, iv_env *env) {
 180         return get_irn_ne(irn, env)->header;
 181 }
 182
 183 /**
 184  * Check if irn is a region constant.
 185  * The block or irn must strictly dominate the header block.
 186  *
 187  * @param irn           the node to check
 188  * @param header_block  the header block of the induction variable
 189  */
 190 static int is_rc(ir_node *irn, ir_node *header_block) {
 191         ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 192
 193         return (block != header_block) && block_dominates(block, header_block);
 194 }
 195
 196 /**
 197  * Set compare function for the quad set.
 198  */
 199 static int quad_cmp(const void *e1, const void *e2, size_t size) {
 200         const quadruple_t *c1 = e1;
 201         const quadruple_t *c2 = e2;
 202
 203         return c1->code != c2->code || c1->op1 != c2->op1 || c1->op2 != c2->op2;
 204 }
 205
 206 /**
 207  * Check if an reduced operation was already calculated.
 208  *
 209  * @param code  the opcode of the operation
 210  * @param op1   the first operand of the operation
 211  * @param op2   the second operand of the operation
 212  * @param env   the environment
 213  *
 214  * @return the already reduced node or NULL if this operation is not yet reduced
 215  */
 216 static ir_node *search(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 217         quadruple_t key, *entry;
 218
 219         key.code = code;
 220         key.op1 = op1;
 221         key.op2 = op2;
 222
 223         entry = set_find(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 224                          (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 225         if (entry)
 226                 return entry->res;
 227         return NULL;
 228 }
 229
 230 /**
 231  * Add an reduced operation.
 232  *
 233  * @param code    the opcode of the operation
 234  * @param op1     the first operand of the operation
 235  * @param op2     the second operand of the operation
 236  * @param result  the result of the reduced operation
 237  * @param env     the environment
 238  */
 239 static void add(ir_opcode code, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_node *result, iv_env *env) {
 240         quadruple_t key;
 241
 242         key.code = code;
 243         key.op1  = op1;
 244         key.op2  = op2;
 245         key.res  = result;
 246
 247         set_insert(env->quad_map, &key, sizeof(key),
 248                    (code * 9) ^ HASH_PTR(op1) ^HASH_PTR(op2));
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Find a location where to place a bin-op whose operands are in
 253  * block1 and block2.
 254  *
 255  * @param block1  the block of the first operand
 256  * @param block2  the block of the second operand
 257  *
 258  * Note that we know here that such a place must exists. Moreover, this means
 259  * that either block1 dominates block2 or vice versa. So, just return
 260  * the "smaller" one.
 261  */
 262 static ir_node *find_location(ir_node *block1, ir_node *block2) {
 263         if (block_dominates(block1, block2))
 264                 return block2;
 265         assert(block_dominates(block2, block1));
 266         return block1;
 267 }
 268
 269 /**
 270  * Create a node that executes an op1 code op1 operation.
 271  *
 272  * @param code   the opcode to execute
 273  * @param db     debug info to add to the new node
 274  * @param op1    the first operand
 275  * @param op2    the second operand
 276  * @param mode   the mode of the new operation
 277  *
 278  * @return the newly created node
 279  */
 280 static ir_node *do_apply(ir_opcode code, dbg_info *db, ir_node *op1, ir_node *op2, ir_mode *mode) {
 281         ir_graph *irg = current_ir_graph;
 282         ir_node *result;
 283         ir_node *block = find_location(get_nodes_block(op1), get_nodes_block(op2));
 284
 285         switch (code) {
 286         case iro_Mul:
 287                 result = new_rd_Mul(db, irg, block, op1, op2, mode);
 288                 break;
 289         case iro_Add:
 290                 result = new_rd_Add(db, irg, block, op1, op2, mode);
 291                 break;
 292         case iro_Sub:
 293                 result = new_rd_Sub(db, irg, block, op1, op2, mode);
 294                 break;
 295         default:
 296                 assert(0);
 297                 result = NULL;
 298         }
 299         return result;
 300 }
 301
 302 /**
 303  * The Apply operation.
 304  *
 305  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 306  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 307  * @param op1    the first operand
 308  * @param op2    the second operand
 309  * @param env    the environment
 310  *
 311  * @return the newly created node
 312  */
 313 static ir_node *apply(ir_node *orig, ir_node *op1, ir_node *op2, iv_env *env) {
 314         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 315         ir_node *result = search(code, op1, op2, env);
 316
 317         if (! result) {
 318                 dbg_info *db = get_irn_dbg_info(orig);
 319                 ir_node *op1_header = get_irn_ne(op1, env)->header;
 320                 ir_node *op2_header = get_irn_ne(op2, env)->header;
 321
 322                 if (op1_header != NULL && is_rc(op2, op1_header)) {
 323                         result = reduce(orig, op1, op2, env);
 324                 }
 325                 else if (op2_header != NULL && is_rc(op1, op2_header)) {
 326                         result = reduce(orig, op2, op1, env);
 327                 }
 328                 else {
 329                         result = do_apply(code, db, op1, op2, get_irn_mode(orig));
 330                         get_irn_ne(result, env)->header = NULL;         }
 331         }
 332         return result;
 333 }
 334
 335 /**
 336  * The Reduce operation.
 337  *
 338  * @param orig   the node that represent the original operation and determines
 339  *               the opcode, debug-info and mode of a newly created one
 340  * @param iv     the induction variable
 341  * @param rc     the region constant
 342  * @param env    the environment
 343  *
 344  * @return the reduced node
 345  */
 346 static ir_node *reduce(ir_node *orig, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 347         ir_opcode code = get_irn_opcode(orig);
 348         ir_node *result = search(code, iv, rc, env);
 349
 350         if (! result) {
 351                 node_entry *e, *iv_e;
 352                 int i, n;
 353                 ir_mode *mode = get_irn_mode(orig);
 354
 355                 result = exact_copy(iv);
 356
 357                 /* Beware: we must always create a new nduction variable with the same mode
 358                    as the node we are replacing. Espicially this means the mode might be changed
 359                    from P to I and back. This is always possible, because we have only Phi, Add
 360                    and Sub nodes. */
 361                 set_irn_mode(result, mode);
 362                 add(code, iv, rc, result, env);
 363                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Created new %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 364                         get_irn_opname(orig), rc));
 365
 366                 iv_e = get_irn_ne(iv, env);
 367                 e    = get_irn_ne(result, env);
 368                 e->header = iv_e->header;
 369
 370                 /* create the LFTR edge */
 371                 LFTR_add(iv, result, code, rc, env);
 372
 373                 n = get_irn_arity(result);
 374                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 375                         ir_node *o = get_irn_n(result, i);
 376
 377                         e = get_irn_ne(o, env);
 378                         if (e->header == iv_e->header)
 379                                 o = reduce(orig, o, rc, env);
 380                         else if (is_Phi(result))
 381                                 o = apply(orig, o, rc, env);
 382                         else {
 383                                 if (code == iro_Mul)
 384                                         o = apply(orig, o, rc, env);
 385                         }
 386                         set_irn_n(result, i, o);
 387                 }
 388         }
 389         else {
 390                 DB((dbg, LEVEL_3, "   Already Created %+F for %+F (%s %+F)\n", result, iv,
 391                         get_irn_opname(orig), rc));
 392         }
 393         return result;
 394 }
 395
 396 /**
 397  * The Replace operation.
 398  *
 399  * @param irn   the node that will be replaced
 400  * @param iv    the induction variable
 401  * @param rc    the region constant
 402  * @param env   the environment
 403  */
 404 static int replace(ir_node *irn, ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 405         ir_node *result;
 406         ir_loop *iv_loop  = get_irn_loop(get_nodes_block(iv));
 407         ir_loop *irn_loop = get_irn_loop(get_nodes_block(irn));
 408
 409         /* only replace nodes that are in the same (or deeper loops) */
 410         if (get_loop_depth(irn_loop) >= get_loop_depth(iv_loop)) {
 411                 DB((dbg, LEVEL_2, "  Replacing %+F\n", irn));
 412
 413                 result = reduce(irn, iv, rc, env);
 414                 if (result != irn) {
 415                         node_entry *e, *iv_e;
 416
 417                         hook_strength_red(current_ir_graph, irn);
 418                         exchange(irn, result);
 419                         e = get_irn_ne(result, env);
 420                         iv_e = get_irn_ne(iv, env);
 421                         e->header = iv_e->header;
 422                 }
 423                 return 1;
 424         }
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 /**
 429  * Check if a node can be replaced (+, -, *).
 430  *
 431  * @param irn   the node to check
 432  * @param env   the environment
 433  *
 434  * @return non-zero if irn should be Replace'd
 435  */
 436 static int check_replace(ir_node *irn, iv_env *env) {
 437         ir_node   *left, *right, *iv, *rc;
 438         ir_op     *op  = get_irn_op(irn);
 439         ir_opcode code = get_op_code(op);
 440         ir_node   *liv, *riv;
 441
 442         switch (code) {
 443         case iro_Mul:
 444         case iro_Add:
 445         case iro_Sub:
 446                 iv = rc = NULL;
 447
 448                 left  = get_binop_left(irn);
 449                 right = get_binop_right(irn);
 450
 451                 liv = is_iv(left, env);
 452                 riv = is_iv(right, env);
 453                 if (liv && is_rc(right, liv)) {
 454                         iv = left; rc = right;
 455                 }
 456                 else if (riv && is_op_commutative(op) &&
 457                                     is_rc(left, riv)) {
 458                         iv = right; rc = left;
 459                 }
 460
 461                 if (iv) {
 462                         if (code == iro_Mul && env->flags & osr_flag_ignore_x86_shift) {
 463                                 if (is_Const(rc)) {
 464                                         tarval *tv = get_Const_tarval(rc);
 465
 466                                         if (tarval_is_long(tv)) {
 467                                                 long value = get_tarval_long(tv);
 468
 469                                                 if (value == 2 || value == 4 || value == 8) {
 470                                                         /* do not reduce multiplications by 2, 4, 8 */
 471                                                         break;
 472                                                 }
 473                                         }
 474                                 }
 475                         }
 476
 477                         return replace(irn, iv, rc, env);
 478                 }
 479                 break;
 480         default:
 481                 break;
 482         }
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 /**
 487  * Check which SCC's are induction variables.
 488  *
 489  * @param pscc  a SCC
 490  * @param env   the environment
 491  */
 492 static void classify_iv(scc *pscc, iv_env *env) {
 493         ir_node *irn, *next, *header = NULL;
 494         node_entry *b, *h = NULL;
 495         int j, only_phi, num_outside;
 496         ir_node *out_rc;
 497
 498         /* find the header block for this scc */
 499         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 500                 node_entry *e = get_irn_link(irn);
 501                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 502
 503                 next = e->next;
 504                 b = get_irn_ne(block, env);
 505
 506                 if (header) {
 507                         if (h->POnum < b->POnum) {
 508                                 header = block;
 509                                 h      = b;
 510                         }
 511                 }
 512                 else {
 513                         header = block;
 514                         h      = b;
 515                 }
 516         }
 517
 518         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 519         only_phi    = 1;
 520         num_outside = 0;
 521         out_rc      = NULL;
 522         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 523                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 524
 525                 next = e->next;
 526                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
 527                 case iro_Add:
 528                 case iro_Sub:
 529                         only_phi = 0;
 530                         /* fall through */
 531                 case iro_Phi:
 532                         for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 533                                 ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 534                                 node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 535
 536                                 if (pe->pscc != e->pscc) {
 537                                         /* not in the same SCC, must be a region const */
 538                                         if (! is_rc(pred, header)) {
 539                                                 /* not an induction variable */
 540                                                 goto fail;
 541                                         }
 542                                         if (! out_rc) {
 543                                                 out_rc = pred;
 544                                                 ++num_outside;
 545                                         } else if (out_rc != pred) {
 546                                                 ++num_outside;
 547                                         }
 548                                 }
 549                         }
 550                         break;
 551                 default:
 552                         /* not an induction variable */
 553                         goto fail;
 554                 }
 555         }
 556         /* found an induction variable */
 557         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an induction variable:\n  "));
 558         if (only_phi && num_outside == 1) {
 559                 /* a phi cycle with only one real predecessor can be collapsed */
 560                 DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 561
 562                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 563                         node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 564                         next = e->next;
 565                         e->header = NULL;
 566                         exchange(irn, out_rc);
 567                 }
 568                 ++env->replaced;
 569                 return;
 570         }
 571
 572         /* set the header for every node in this scc */
 573         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 574                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 575                 e->header = header;
 576                 next = e->next;
 577                 DB((dbg, LEVEL_2, " %+F,", irn));
 578         }
 579         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 580         return;
 581
 582 fail:
 583         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 584                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 585
 586                 next = e->next;
 587                 if (! check_replace(irn, env))
 588                         e->header = NULL;
 589         }
 590 }
 591
 592 /**
 593  * Process a SCC for the operator strength reduction.
 594  *
 595  * @param pscc  the SCC
 596  * @param env   the environment
 597  */
 598 static void process_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 599         ir_node *head = pscc->head;
 600         node_entry *e = get_irn_link(head);
 601
 602 #ifdef DEBUG_libfirm
 603         {
 604                 ir_node *irn, *next;
 605
 606                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 607                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 608                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 609
 610                         next = e->next;
 611
 612                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 613                 }
 614                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 615         }
 616 #endif
 617
 618         if (e->next == NULL) {
 619                 /* this SCC has only a single member */
 620                 check_replace(head, env);
 621         } else {
 622                 classify_iv(pscc, env);
 623         }
 624 }
 625
 626 /**
 627  * If an SCC is a Phi only cycle, remove it.
 628  */
 629 static void remove_phi_cycle(scc *pscc, iv_env *env) {
 630         ir_node *irn, *next;
 631         int j;
 632         ir_node *out_rc;
 633
 634         /* check if this scc contains only Phi, Add or Sub nodes */
 635         out_rc      = NULL;
 636         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 637                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 638
 639                 next = e->next;
 640                 if (! is_Phi(irn))
 641                         return;
 642
 643                 for (j = get_irn_arity(irn) - 1; j >= 0; --j) {
 644                         ir_node *pred  = get_irn_n(irn, j);
 645                         node_entry *pe = get_irn_ne(pred, env);
 646
 647                         if (pe->pscc != e->pscc) {
 648                                 /* not in the same SCC, must be the only input */
 649                                 if (! out_rc) {
 650                                         out_rc = pred;
 651                                 } else if (out_rc != pred) {
 652                                         return;
 653                                 }
 654                         }
 655                 }
 656         }
 657         /* found a Phi cycle */
 658         DB((dbg, LEVEL_2, "  Found an USELESS Phi cycle:\n  "));
 659
 660         for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 661                 node_entry *e = get_irn_ne(irn, env);
 662                 next = e->next;
 663                 e->header = NULL;
 664                 exchange(irn, out_rc);
 665         }
 666         ++env->replaced;
 667 }
 668
 669 /**
 670  * Process a SCC for the Phi cycle removement.
 671  *
 672  * @param pscc  the SCC
 673  * @param env   the environment
 674  */
 675 static void process_phi_only_scc(scc *pscc, iv_env *env) {
 676         ir_node *head = pscc->head;
 677         node_entry *e = get_irn_link(head);
 678
 679 #ifdef DEBUG_libfirm
 680         {
 681                 ir_node *irn, *next;
 682
 683                 DB((dbg, LEVEL_4, " SCC at %p:\n ", pscc));
 684                 for (irn = pscc->head; irn; irn = next) {
 685                         node_entry *e = get_irn_link(irn);
 686
 687                         next = e->next;
 688
 689                         DB((dbg, LEVEL_4, " %+F,", irn));
 690                 }
 691                 DB((dbg, LEVEL_4, "\n"));
 692         }
 693 #endif
 694
 695         if (e->next != NULL)
 696                 remove_phi_cycle(pscc, env);
 697 }
 698
 699
 700 /**
 701  * Push a node onto the stack.
 702  *
 703  * @param env   the environment
 704  * @param n     the node to push
 705  */
 706 static void push(iv_env *env, ir_node *n) {
 707         node_entry *e;
 708
 709         if (env->tos == ARR_LEN(env->stack)) {
 710                 int nlen = ARR_LEN(env->stack) * 2;
 711                 ARR_RESIZE(ir_node *, env->stack, nlen);
 712         }
 713         env->stack[env->tos++] = n;
 714         e = get_irn_ne(n, env);
 715         e->in_stack = 1;
 716 }
 717
 718 /**
 719  * pop a node from the stack
 720  *
 721  * @param env   the environment
 722  *
 723  * @return  The topmost node
 724  */
 725 static ir_node *pop(iv_env *env)
 726 {
 727         ir_node *n = env->stack[--env->tos];
 728         node_entry *e = get_irn_ne(n, env);
 729
 730         e->in_stack = 0;
 731         return n;
 732 }
 733
 734 /**
 735  * Do Tarjan's SCC algorithm and drive OSR.
 736  *
 737  * @param irn  start at this node
 738  * @param env  the environment
 739  */
 740 static void dfs(ir_node *irn, iv_env *env)
 741 {
 742         int i, n;
 743         node_entry *node = get_irn_ne(irn, env);
 744
 745         mark_irn_visited(irn);
 746
 747         /* do not put blocks into the scc */
 748         if (is_Block(irn)) {
 749                 n = get_irn_arity(irn);
 750                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 751                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 752
 753                         if (irn_not_visited(pred))
 754                                 dfs(pred, env);
 755                 }
 756         }
 757         else {
 758                 ir_node *block = get_nodes_block(irn);
 759
 760                 node->DFSnum = env->nextDFSnum++;
 761                 node->low    = node->DFSnum;
 762                 push(env, irn);
 763
 764                 /* handle the block */
 765                 if (irn_not_visited(block))
 766                         dfs(block, env);
 767
 768                 n = get_irn_arity(irn);
 769                 for (i = 0; i < n; ++i) {
 770                         ir_node *pred = get_irn_n(irn, i);
 771                         node_entry *o = get_irn_ne(pred, env);
 772
 773                         if (irn_not_visited(pred)) {
 774                                 dfs(pred, env);
 775                                 node->low = MIN(node->low, o->low);
 776                         }
 777                         if (o->DFSnum < node->DFSnum && o->in_stack)
 778                                 node->low = MIN(o->DFSnum, node->low);
 779                 }
 780                 if (node->low == node->DFSnum) {
 781                         scc *pscc = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*pscc));
 782                         ir_node *x;
 783
 784                         pscc->head = NULL;
 785                         do {
 786                                 node_entry *e;
 787
 788                                 x = pop(env);
 789                                 e = get_irn_ne(x, env);
 790                                 e->pscc    = pscc;
 791                                 e->next    = pscc->head;
 792                                 pscc->head = x;
 793                         } while (x != irn);
 794
 795                         env->process_scc(pscc, env);
 796                 }
 797         }
 798 }
 799
 800 /**
 801  * Do the DFS by starting at the End node of a graph.
 802  *
 803  * @param irg  the graph to process
 804  * @param env  the environment
 805  */
 806 static void do_dfs(ir_graph *irg, iv_env *env) {
 807         ir_graph *rem = current_ir_graph;
 808         ir_node *end = get_irg_end(irg);
 809         int i, n;
 810
 811         current_ir_graph = irg;
 812         inc_irg_visited(irg);
 813
 814         /* visit all visible nodes */
 815         dfs(end, env);
 816
 817         /* visit the keep-alives */
 818         n = get_End_n_keepalives(end);
 819         for (i = 0; i < n; ++i) {
 820                 ir_node *ka = get_End_keepalive(end, i);
 821
 822                 if (irn_not_visited(ka))
 823                         dfs(ka, env);
 824         }
 825
 826         current_ir_graph = rem;
 827 }
 828
 829 /**
 830  * Post-block-walker: assign the post-order number.
 831  */
 832 static void assign_po(ir_node *block, void *ctx) {
 833         iv_env *env = ctx;
 834         node_entry *e = get_irn_ne(block, env);
 835
 836         e->POnum = env->POnum++;
 837 }
 838
 839 #if 0
 840 /**
 841  * Follows the LFTR edges and return the last node in the chain.
 842  *
 843  * @param irn  the node that should be followed
 844  * @param env  the IV environment
 845  *
 846  * @note
 847  * In the current implementation only the last edge is stored, so
 848  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
 849  */
 850 static ir_node *followEdges(ir_node *irn, iv_env *env) {
 851         for (;;) {
 852                 LFTR_edge *e = LFTR_find(irn, env);
 853                 if (e)
 854                         irn = e->dst;
 855                 else
 856                         return irn;
 857         }
 858 }
 859
 860 /**
 861  * Apply one LFTR edge operation.
 862  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
 863  * an Overflow.
 864  *
 865  * @param rc   the IV node that should be translated
 866  * @param e    the LFTR edge
 867  * @param env  the IV environment
 868  *
 869  * @return the translated region constant or NULL
 870  *         if the translation was not possible
 871  *
 872  * @note
 873  * In the current implementation only the last edge is stored, so
 874  * only one chain exists. That's why we might miss some opportunities.
 875  */
 876 static ir_node *applyOneEdge(ir_node *rc, LFTR_edge *e, iv_env *env) {
 877         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
 878                 tarval *tv_l, *tv_r, *tv;
 879                 tarval_int_overflow_mode_t ovmode;
 880
 881                 /* overflow can only be decided for Consts */
 882                 if (! is_Const(e->rc)) {
 883                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)", e->rc));
 884                         return NULL;
 885                 }
 886
 887                 tv_l = get_Const_tarval(rc);
 888                 tv_r = get_Const_tarval(e->rc);
 889
 890                 ovmode = tarval_get_integer_overflow_mode();
 891                 tarval_set_integer_overflow_mode(TV_OVERFLOW_BAD);
 892
 893                 switch (e->code) {
 894                 case iro_Mul:
 895                         tv = tarval_mul(tv_l, tv_r);
 896                         DB((dbg, LEVEL_4, " * %+F", tv_r));
 897                         break;
 898                 case iro_Add:
 899                         tv = tarval_add(tv_l, tv_r);
 900                         DB((dbg, LEVEL_4, " + %+F", tv_r));
 901                         break;
 902                 case iro_Sub:
 903                         tv = tarval_sub(tv_l, tv_r);
 904                         DB((dbg, LEVEL_4, " - %+F", tv_r));
 905                         break;
 906                 default:
 907                         assert(0);
 908                         tv = tarval_bad;
 909                 }
 910                 tarval_set_integer_overflow_mode(ovmode);
 911
 912                 if (tv == tarval_bad) {
 913                         DB((dbg, LEVEL_4, " = OVERFLOW"));
 914                         return NULL;
 915                 }
 916                 return new_r_Const(current_ir_graph, get_irn_n(rc, -1), get_tarval_mode(tv), tv);
 917         }
 918         return do_apply(e->code, NULL, rc, e->rc, get_irn_mode(rc));
 919 }
 920
 921 /**
 922  * Applies the operations represented by the LFTR edges to a
 923  * region constant and returns the value.
 924  * Return NULL if the transformation cannot be done safely without
 925  * an Overflow.
 926  *
 927  * @param iv   the IV node that starts the LFTR edge chain
 928  * @param rc   the region constant that should be translated
 929  * @param env  the IV environment
 930  *
 931  * @return the translated region constant or NULL
 932  *         if the translation was not possible
 933  */
 934 static ir_node *applyEdges(ir_node *iv, ir_node *rc, iv_env *env) {
 935         ir_node *irn = iv;
 936
 937         if (env->flags & osr_flag_lftr_with_ov_check) {
 938                 /* overflow can only be decided for Consts */
 939                 if (! is_Const(rc)) {
 940                         DB((dbg, LEVEL_4, " = UNKNOWN (%+F)\n", rc));
 941                         return NULL;
 942                 }
 943                 DB((dbg, LEVEL_4, "%+F", get_Const_tarval(rc)));
 944         }
 945
 946         for (irn = iv; rc;) {
 947                 LFTR_edge *e = LFTR_find(irn, env);
 948                 if (e) {
 949                         rc = applyOneEdge(rc, e, env);
 950                         irn = e->dst;
 951                 }
 952                 else
 953                         break;
 954         }
 955         DB((dbg, LEVEL_3, "\n"));
 956         return rc;
 957 }
 958
 959 /**
 960  * Walker, finds Cmp(iv, rc) or Cmp(rc, iv)
 961  * and tries to optimize them.
 962  */
 963 static void do_lftr(ir_node *cmp, void *ctx) {
 964         iv_env *env = ctx;
 965         ir_node *left, *right, *liv, *riv;
 966         ir_node *iv, *rc;
 967         ir_node *nleft = NULL, *nright = NULL;
 968
 969         if (get_irn_op(cmp) != op_Cmp)
 970                 return;
 971
 972         left  = get_Cmp_left(cmp);
 973         right = get_Cmp_right(cmp);
 974
 975         liv = is_iv(left, env);
 976         riv = is_iv(right, env);
 977         if (liv && is_rc(right, liv)) {
 978                 iv = left; rc = right;
 979
 980                 nright = applyEdges(iv, rc, env);
 981                 if (nright && nright != rc) {
 982                         nleft = followEdges(iv, env);
 983                 }
 984         }
 985         else if (riv && is_rc(left, riv)) {
 986                 iv = right; rc = left;
 987
 988                 nleft = applyEdges(iv, rc, env);
 989                 if (nleft && nleft != rc) {
 990                         nright = followEdges(iv, env);
 991                 }
 992         }
 993
 994         if (nleft && nright) {
 995                 DB((dbg, LEVEL_2, "  LFTR for %+F\n", cmp));
 996                 set_Cmp_left(cmp, nleft);
 997                 set_Cmp_right(cmp, nright);
 998                 ++env->lftr_replaced;
 999         }
1000 }
1001
1002 /**
1003  * do linear function test replacement.
1004  *
1005  * @param irg   the graph that should be optimized
1006  * @param env   the IV environment
1007  */
1008 static void lftr(ir_graph *irg, iv_env *env) {
1009         irg_walk_graph(irg, NULL, do_lftr, env);
1010 }
1011 #endif
1012
1013 /**
1014  * Pre-walker: set all node links to NULL and fix the
1015  * block of Proj nodes.
1016  */
1017 static void clear_and_fix(ir_node *irn, void *env)
1018 {
1019         set_irn_link(irn, NULL);
1020
1021         if (is_Proj(irn)) {
1022                 ir_node *pred = get_Proj_pred(irn);
1023                 set_irn_n(irn, -1, get_irn_n(pred, -1));
1024         }
1025 }
1026
1027 /* Performs Operator Strength Reduction for the passed graph. */
1028 void opt_osr(ir_graph *irg, unsigned flags) {
1029         iv_env   env;
1030         ir_graph *rem;
1031
1032         if (! get_opt_strength_red()) {
1033                 /* only kill Phi cycles  */
1034                 remove_phi_cycles(irg);
1035                 return;
1036         }
1037
1038         rem = current_ir_graph;
1039         current_ir_graph = irg;
1040
1041         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.osr");
1042
1043         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Operator Strength Reduction for %+F\n", irg));
1044
1045         obstack_init(&env.obst);
1046         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1047         env.tos           = 0;
1048         env.nextDFSnum    = 0;
1049         env.POnum         = 0;
1050         env.quad_map      = new_set(quad_cmp, 64);
1051         env.lftr_edges    = new_set(LFTR_cmp, 64);
1052         env.replaced      = 0;
1053         env.lftr_replaced = 0;
1054         env.flags         = flags;
1055         env.process_scc   = process_scc;
1056
1057         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1058            the same block as it's predecessors.
1059            This can improve the placement of new nodes.
1060          */
1061         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1062
1063         /* we need dominance */
1064         assure_doms(irg);
1065         assure_irg_outs(irg);
1066
1067         /* calculate the post order number for blocks. */
1068         irg_out_block_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1069
1070         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1071         do_dfs(irg, &env);
1072
1073         if (env.replaced) {
1074                 /* try linear function test replacements */
1075                 //lftr(irg, &env);
1076
1077                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1078                 DB((dbg, LEVEL_1, "Replacements: %u + %u (lftr)\n\n", env.replaced, env.lftr_replaced));
1079         }
1080
1081         del_set(env.lftr_edges);
1082         del_set(env.quad_map);
1083         DEL_ARR_F(env.stack);
1084         obstack_free(&env.obst, NULL);
1085
1086         current_ir_graph = rem;
1087 }
1088
1089 /* Remove any Phi cycles with only one real input. */
1090 void remove_phi_cycles(ir_graph *irg) {
1091         iv_env   env;
1092         ir_graph *rem;
1093
1094         rem = current_ir_graph;
1095         current_ir_graph = irg;
1096
1097         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.opt.remove_phi");
1098
1099         DB((dbg, LEVEL_1, "Doing Phi cycle removement for %+F\n", irg));
1100
1101         obstack_init(&env.obst);
1102         env.stack         = NEW_ARR_F(ir_node *, 128);
1103         env.tos           = 0;
1104         env.nextDFSnum    = 0;
1105         env.POnum         = 0;
1106         env.quad_map      = NULL;
1107         env.lftr_edges    = NULL;
1108         env.replaced      = 0;
1109         env.lftr_replaced = 0;
1110         env.flags         = 0;
1111         env.process_scc   = process_phi_only_scc;
1112
1113         /* Clear all links and move Proj nodes into the
1114            the same block as it's predecessors.
1115            This can improve the placement of new nodes.
1116          */
1117         irg_walk_graph(irg, NULL, clear_and_fix, NULL);
1118
1119         /* we need dominance */
1120         assure_irg_outs(irg);
1121
1122         /* calculate the post order number for blocks. */
1123         irg_out_block_walk(get_irg_start_block(irg), NULL, assign_po, &env);
1124
1125         /* calculate the SCC's and drive OSR. */
1126         do_dfs(irg, &env);
1127
1128         if (env.replaced) {
1129                 set_irg_outs_inconsistent(irg);
1130                 DB((dbg, LEVEL_1, "remove_phi_cycles: %u Cycles removed\n\n", env.replaced));
1131         }
1132
1133         DEL_ARR_F(env.stack);
1134         obstack_free(&env.obst, NULL);
1135
1136         current_ir_graph = rem;
1137 }