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

   1 /**
   2  *
   3  * @file strength_red.c
   4  *
   5  * Project:     libFIRM
   6  * File name:   ir/opt/strength_red.c
   7  * Purpose:     Make strength reduction .
   8  * Author:      Beyhan Veliev
   9  * Modified by:
  10  * Created:     22.8.2004
  11  * CVS-ID:      $Id$
  12  * Copyright:   (c) 2004 Universität Karlsruhe
  13  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
  14  */
  15
  16
  17 /*
  18
  19 reducible(o)
  20    while (reducible)
  21      o = reduce(o)
  22
  23 reduce_itervar(induct_var_info *iv)
  24   for each (out o of iv) {
  25     if (o is reducible) {
  26        if (o is strong (Mul))
  27          iv_new = reduce(o), remember_pattern(o)
  28        else     // o is not strong (Add ...)
  29          if (o is the only user)
  30            iv_new = reducible(o)
  31     }
  32   }
  33
  34 */
  35
  36 # include "strength_red.h"
  37
  38 # include "irouts.h"
  39 # include "irnode_t.h"
  40 # include "irgwalk.h"
  41 # include "irloop_t.h"
  42 # include "ircons.h"
  43 # include "irgmod.h"
  44 # include "irdump_t.h"
  45 # include "firmstat.h"
  46
  47
  48 /** Counter for verbose information about optimization. */
  49 static int n_reduced_expressions;
  50 static int n_made_new_phis;
  51
  52 /** Detect basic iteration variables.
  53  *
  54  * The variable ir represented by a subgraph as this:
  55  *
  56  *       init
  57  *       /|\
  58  *        |
  59  *   |-- Phi
  60  *   |   /|\
  61  *   |    |
  62  *   |-->op
  63  *
  64  * Where op is a Add or Sub, and init is loop invariant.
  65  * @@@ So far we only accept Phi nodes with two predecessors.
  66  * We could expand this to Phi nodes where all preds are either
  67  * op or loop invariant.
  68  *
  69  * @param n     A phi node.
  70  * @param info  After call contains the induction variable information.
  71  */
  72
  73 induct_var_info *is_induction_variable (induct_var_info *info) {
  74
  75   int i;
  76   int op_pred, Store_in_op, Store_in_phi, cmp_in_phi;
  77
  78   info->c                = NULL;
  79   info->cmp              = NULL;
  80   info->cmp_const        = NULL;
  81   info->cmp_init_block   = NULL;
  82   info->increment        = NULL;
  83   info->init             = NULL;
  84   info->l_itervar_phi    = NULL;
  85   info->new_add          = NULL;
  86   info->new_cmp          = NULL;
  87   info->new_increment    = NULL;
  88   info->new_init         = NULL;
  89   info->new_op           = NULL;
  90   info->new_phi          = NULL;
  91   info->operation_code   = NULL;
  92   info->op               = NULL;
  93   info->old_ind          = NULL;
  94   info->reducible_node   = NULL;
  95   info->out_loop_res     = 1;
  96   info->reducible        = 0;
  97   info->phi_pred         = 0;
  98   info->strong_reduced   = 0;
  99   info->init_pred_pos    = -1;
 100   info->op_pred_pos      = -1;
 101
 102   assert(get_irn_op(info->itervar_phi) == op_Phi);
 103
 104   /* The necessary conditions for the phi node. */
 105   if (get_irn_arity(info->itervar_phi) != 2             ||
 106       !has_backedges(get_nodes_block(info->itervar_phi))  )
 107     return NULL;
 108
 109   for (i = 0; i < 2; ++i) {
 110     ir_node *pred = get_Phi_pred(info->itervar_phi, i);
 111     ir_op *op = get_irn_op(pred);
 112
 113     /* Compute if the induction variable is added or substracted with a constant . */
 114     if (op == op_Add || op == op_Sub) {
 115       ir_node *n_l = get_binop_left(pred);
 116       ir_node *n_r = get_binop_right(pred);
 117
 118       if (n_l == info->itervar_phi) {
 119         info->operation_code = op;
 120         info->increment      = n_r;
 121         info->op_pred_pos    = i;
 122         info->init_pred_pos  = i ^ 1;
 123         break;
 124       }
 125       else if (n_r == info->itervar_phi) {
 126         info->operation_code = op;
 127         info->increment      = n_l;
 128         info->op_pred_pos    = i;
 129         info->init_pred_pos  = i ^ 1;
 130         break;
 131       }
 132     }
 133   }
 134   /* check if we found something */
 135   if (! info->operation_code)
 136     return NULL;
 137
 138   /* Compute the position of the backedge. */
 139   if (is_backedge(get_nodes_block(info->itervar_phi), info->op_pred_pos)){
 140     info->op     = get_Phi_pred(info->itervar_phi, info->op_pred_pos);
 141     info->init   = get_Phi_pred(info->itervar_phi, info->init_pred_pos);
 142   }
 143   else {
 144     /* irregular control flow detected. */
 145     return NULL;
 146   }
 147
 148   if (get_Block_dom_depth(get_nodes_block(info->init))  >=
 149       get_Block_dom_depth(get_nodes_block(info->itervar_phi))) {
 150     return NULL;
 151   }
 152
 153   /* This "for" marks if the iteration operation have a Store successor .*/
 154   op_pred      = get_irn_n_outs(info->op);
 155   Store_in_op  = 0;
 156   Store_in_phi = 0;
 157   cmp_in_phi   = 0;
 158   for (i = 0; i < op_pred; ++i){
 159     ir_node *out  = get_irn_out(info->op, i);
 160     ir_op *out_op = get_irn_op(out);
 161     if (out_op == op_Store)
 162       Store_in_op++;
 163   }
 164
 165   /* Information about loop of itervar_phi. */
 166   info->l_itervar_phi = get_irn_loop(get_nodes_block(info->itervar_phi));
 167
 168   /* This "for" searches for the Cmp successor of the
 169      iter_var to reduce and marks if the iter_var have a Store
 170      successor or a successor out of loop.*/
 171   info->phi_pred = get_irn_n_outs(info->itervar_phi);
 172   for (i = 0; i < info->phi_pred; ++i) {
 173     ir_node *out = get_irn_out(info->itervar_phi, i);
 174     ir_op   *out_op = get_irn_op(out);
 175
 176     if ((get_irn_loop(get_nodes_block(out)) != info->l_itervar_phi) &&
 177         ( get_Block_dom_depth(get_nodes_block(out))  >
 178           get_Block_dom_depth(get_nodes_block(info->itervar_phi))))
 179       info->out_loop_res = 0;
 180
 181     if (out_op == op_Store)
 182       Store_in_phi++;
 183     else if (out_op == op_Cmp){
 184       info->cmp = out;
 185       cmp_in_phi++;
 186     }
 187   }
 188
 189   if((info->phi_pred == 3 && op_pred == 1 && Store_in_phi == 0 && cmp_in_phi == 1)  ||
 190      (info->phi_pred == 2 && op_pred == 2 && Store_in_op == 0 && info->cmp != NULL )  ||
 191      (info->phi_pred == 1 && Store_in_op == 0))
 192     info->reducible = 1;
 193
 194   // Search for loop invariant of Cmp.
 195   if (info->cmp != NULL) {
 196     ir_node *cmp_const_block;
 197
 198     if (get_Cmp_left(info->cmp) == info->itervar_phi)
 199       info->cmp_const = get_Cmp_right(info->cmp);
 200     else
 201       info->cmp_const = get_Cmp_left(info->cmp);
 202
 203     cmp_const_block = get_nodes_block(info->cmp_const);
 204     if (get_Block_dom_depth(get_nodes_block(info->init)) >=
 205         get_Block_dom_depth(cmp_const_block))
 206       info->cmp_init_block = get_nodes_block(info->init);
 207     else
 208       info->cmp_init_block = cmp_const_block;
 209   }
 210   return info;
 211 }
 212
 213 /**
 214  * Creates a new Add node from operands.
 215  */
 216 static INLINE ir_node *
 217 my_new_r_Add (ir_graph *irg, ir_node *b, ir_node *op1, ir_node *op2) {
 218   ir_mode *m  = get_irn_mode(op1);
 219   ir_mode *m2 = get_irn_mode(op2);
 220
 221   if (mode_is_reference(m2))
 222     m = m2;
 223   return new_r_Add(irg, b, op1, op2, m);
 224 }
 225
 226 /**
 227  * Creates a new Sub node from operands.
 228  */
 229 static INLINE ir_node *
 230 my_new_r_Sub (ir_graph *irg, ir_node *b, ir_node *op1, ir_node *op2) {
 231   ir_mode *m  = get_irn_mode(op1);
 232   ir_mode *m2 = get_irn_mode(op2);
 233
 234   if (mode_is_reference(m) && mode_is_reference(m2))
 235     m = mode_Is;        /* FIXME: may be other mode! */
 236   else if (mode_is_reference(m2))
 237     m = m2;
 238   return new_r_Sub(irg, b, op1, op2, m);
 239 }
 240
 241 /* Reduce a Add, Sub or Mul node
 242  *
 243  * @param *reduce_var  The node to reduce.
 244  * @param *ivi         Contains the induction variable information.
 245  */
 246 static int reduce(ir_node *reduce_var, induct_var_info *ivi)
 247 {
 248   // Essential conditions for a reducable node.
 249   if (get_irn_loop(get_nodes_block(reduce_var)) != ivi->l_itervar_phi)
 250     return 0;
 251
 252   if (get_irn_op(reduce_var) == op_Mul) {
 253     ir_node *mul_init  = NULL;
 254     ir_node *mul_const = NULL;
 255
 256     // Search for constant and init of strong.
 257     ir_node  *mul_right = get_Mul_right(reduce_var);
 258     ir_node  *mul_left  = get_Mul_left(reduce_var);
 259     ir_op *mul_right_op = get_irn_op(mul_right);
 260     ir_op  *mul_left_op = get_irn_op(mul_left);
 261
 262     ir_node *in[2], *block_init;
 263     ir_node *block_inc;
 264
 265     ir_node *init_block;
 266     ir_node *increment_block;
 267     ir_node *c_block;
 268
 269     n_reduced_expressions++;
 270
 271     if (mul_right_op == op_Const) {
 272       mul_const = mul_right;
 273       mul_init  = mul_left;
 274     }
 275     else if (mul_left_op == op_Const) {
 276       mul_const = mul_left;
 277       mul_init  = mul_right;
 278     }
 279
 280     if (mul_const == NULL || mul_init == NULL)
 281       return 0;
 282
 283     init_block      = get_nodes_block(mul_init);
 284     increment_block = get_nodes_block(ivi->increment);
 285     c_block         = get_nodes_block(mul_const);
 286
 287     if (get_Block_dom_depth(increment_block) >= get_Block_dom_depth(c_block))
 288       block_inc = increment_block;
 289     else
 290       block_inc = c_block;
 291
 292     if (get_Block_dom_depth(init_block) >= get_Block_dom_depth(c_block))
 293       block_init = init_block;
 294     else
 295       block_init = c_block;
 296
 297     if (! ivi->reducible){
 298       int reduce_var_pred;
 299
 300       // Essential condition for the constant of strong.
 301       if (get_Block_dom_depth(get_nodes_block(mul_const))  >=
 302           get_Block_dom_depth(get_nodes_block(ivi->itervar_phi)))
 303         return 0;
 304
 305       n_made_new_phis++;
 306       if (get_opt_strength_red_verbose() && get_firm_verbosity() > 1) {
 307         printf("The new Phi node is : "); DDMN(ivi->itervar_phi);
 308         printf("reducing operation is : "); DDMN(reduce_var);
 309         printf("in graph : "); DDMG(current_ir_graph);
 310       }
 311
 312       ivi->new_increment  = new_r_Mul (current_ir_graph, block_inc, ivi->increment, mul_const,
 313                                        get_irn_mode(mul_const));
 314       if (!(get_irn_op(mul_init) == op_Phi)){
 315         ivi->new_init = new_r_Mul (current_ir_graph, block_init, ivi->init, mul_const,
 316                                    get_irn_mode(mul_const));
 317         ivi->new_init = my_new_r_Add(current_ir_graph, block_init, ivi->new_init,
 318                                     ivi->new_increment);
 319       } else
 320         ivi->new_init = new_r_Mul (current_ir_graph, block_init, ivi->init, mul_const,
 321                                    get_irn_mode(mul_const));
 322
 323       /* Generate a new basic induction variable. Break the data flow loop
 324          initially by using an Unknown node. */
 325
 326       in[ivi->op_pred_pos]   = new_Unknown(get_irn_mode(ivi->new_init));
 327
 328       in[ivi->init_pred_pos] = ivi->new_init;
 329       ivi->new_phi = new_r_Phi(current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->itervar_phi), 2, in,
 330                                get_irn_mode(mul_const));
 331       mark_irn_visited(ivi->new_phi);
 332
 333       if (ivi->operation_code == op_Add)
 334         ivi->new_op = my_new_r_Add(current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->op),
 335                                   ivi->new_increment,ivi-> new_phi);
 336       else if (ivi->operation_code == op_Sub)
 337         ivi->new_op = my_new_r_Sub(current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->op),ivi-> new_phi,
 338                                    ivi->new_increment);
 339
 340       set_Phi_pred(ivi->new_phi, ivi->op_pred_pos, ivi->new_op);
 341
 342
 343
 344
 345
 346       // This for search for a reducible successor of reduc_var.
 347       reduce_var_pred =  get_irn_n_outs(reduce_var);
 348       if (reduce_var_pred == 1) {
 349         ir_node *old_ind =get_irn_out(reduce_var, 0);
 350         if(get_irn_op(old_ind) == op_Add || get_irn_op(old_ind) == op_Sub ||
 351            get_irn_op(old_ind) == op_Mul){
 352           ivi->reducible = 1;
 353           ivi->reducible_node = old_ind;
 354         }
 355       }
 356       /* Replace the use of the strength reduced value. */
 357       exchange(reduce_var, ivi->new_phi);
 358       return 1;
 359     }
 360     else { /* ivi->reducible */
 361       if(ivi->new_phi == NULL){
 362         ivi->init = new_r_Mul (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 363                                mul_const, ivi->init,
 364                                get_irn_mode(mul_const));
 365         if(ivi->cmp != NULL)
 366           ivi->cmp_const = new_r_Mul (current_ir_graph, ivi->cmp_init_block,
 367                                       ivi->cmp_const, mul_const, get_irn_mode(mul_const));
 368         ivi->increment = new_r_Mul (current_ir_graph, block_init,
 369                                     ivi->increment, mul_const, get_irn_mode(mul_const));
 370       }else {
 371         ivi->new_init = new_r_Mul (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 372                                    mul_const, ivi->new_init,
 373                                    get_irn_mode(mul_const));
 374         ivi->new_increment = new_r_Mul (current_ir_graph, block_init,
 375                                         ivi->new_increment, mul_const,
 376                                         get_irn_mode(mul_const));
 377       }
 378       if (get_opt_strength_red_verbose() && get_firm_verbosity() > 1) {
 379         printf("\nReducing operation is : "); DDMN(reduce_var);
 380         printf("in graph : "); DDMG(current_ir_graph);
 381       }
 382       return 1;
 383     }
 384
 385   }else if (get_irn_op (reduce_var) == op_Add){
 386     ir_node *add_init  = NULL;
 387     ir_node *add_const = NULL;
 388
 389     // Search for constant of add.
 390     ir_node  *add_right = get_Add_right(reduce_var);
 391     ir_node  *add_left  = get_Add_left(reduce_var);
 392     ir_op *add_right_op = get_irn_op(add_right);
 393     ir_op  *add_left_op = get_irn_op(add_left);
 394
 395     n_reduced_expressions++;
 396
 397     if (add_right_op != op_Const)
 398       add_init = add_right;
 399     else if (add_left_op != op_Const)
 400       add_init = add_left;
 401     if (add_right_op == op_Const || add_right_op == op_SymConst)
 402       add_const = add_right;
 403     else if (add_left_op == op_Const || add_left_op == op_SymConst)
 404       add_const = add_left;
 405     if (add_const == NULL) return 0;
 406     if (ivi->new_phi == NULL){
 407       ivi->init = my_new_r_Add (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 408                                 add_const, ivi->init);
 409       if(ivi->cmp != NULL)
 410         ivi->cmp_const = my_new_r_Add (current_ir_graph, ivi->cmp_init_block,
 411                                        add_const, ivi->cmp_const);
 412     } else{
 413       ivi->new_init = my_new_r_Add (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 414                                     add_const, ivi->new_init);
 415     }
 416     if (get_opt_strength_red_verbose() && get_firm_verbosity() > 1) {
 417       printf("\nReducing operation is : "); DDMN(reduce_var);
 418       printf("in graph : "); DDMG(current_ir_graph);
 419     }
 420     return 1;
 421   } else if(get_irn_op(reduce_var) == op_Sub ){
 422     ir_node *sub_init  = NULL;
 423     ir_node *sub_const = NULL;
 424     // Search for constant of sub.
 425     ir_node  *sub_right = get_Sub_right(reduce_var);
 426     ir_node  *sub_left  = get_Sub_left(reduce_var);
 427     ir_op *sub_right_op = get_irn_op(sub_right);
 428     ir_op  *sub_left_op = get_irn_op(sub_left);
 429
 430     n_reduced_expressions++;
 431
 432     if (sub_right_op != op_Const)
 433       sub_init = sub_right;
 434     else if (sub_left_op != op_Const)
 435       sub_init = sub_left;
 436     if (sub_right_op == op_Const)
 437       sub_const = sub_right;
 438     else if (sub_left_op == op_Const)
 439       sub_const = sub_left;
 440
 441     if (sub_const == NULL) return 0;
 442
 443     if (ivi->new_phi == NULL) {
 444       ivi->init = my_new_r_Sub (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 445                                 ivi->init, sub_const);
 446       if (ivi->cmp != NULL)
 447         ivi->cmp_const =my_new_r_Sub (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 448                                       ivi->cmp_const,sub_const);
 449     } else
 450       ivi->new_init = my_new_r_Sub (current_ir_graph, get_nodes_block(ivi->init),
 451                                     ivi->new_init, sub_const);
 452     if (get_opt_strength_red_verbose() && get_firm_verbosity() > 1) {
 453       printf("\nReducing operation is : "); DDMN(reduce_var);
 454       printf("in graph : "); DDMG(current_ir_graph);
 455     }
 456     return 1;
 457   }
 458   return 0;
 459 }
 460
 461 static ir_node *reducible(ir_node *out, induct_var_info *ivi)
 462 {
 463   ir_node *reduced = NULL;
 464   int pred;
 465
 466   for (pred = 1; pred == 1; pred = get_irn_n_outs(out)) {
 467     if (reduce(out, ivi))
 468       reduced = out;
 469     else
 470       return reduced;
 471     out = get_irn_out(out, 0);
 472   }
 473   return reduced;
 474 }
 475
 476 /**
 477  * Reduce a node.
 478  *
 479  * @param *itervar_phi   The iteration variable of a loop.
 480  * @param *env           Free environment pointer.
 481  */
 482 static void reduce_itervar(ir_node *itervar_phi, void *env)
 483 {
 484   induct_var_info ivi;
 485
 486   if (get_irn_op(itervar_phi) != op_Phi)
 487     return;
 488
 489   ivi.itervar_phi = itervar_phi;
 490
 491   /* This "if" finds the iteration variable. */
 492   if (is_induction_variable(&ivi)) {
 493     int i, op_out;
 494
 495     for (i = 0; i < ivi.phi_pred; i++) {
 496       ir_node *out = get_irn_out(ivi.itervar_phi, i);
 497       ir_op   *out_op = get_irn_op(out);
 498       if(ivi.reducible){
 499         if(ivi.phi_pred == 3 && out != ivi.op && out !=ivi.cmp){
 500           ir_node *reduced = reducible(out, &ivi);
 501           if (reduced != NULL)
 502             exchange( reduced, ivi.itervar_phi);
 503         }
 504       } else if (out_op == op_Mul)
 505         if(reduce(out, &ivi) && ivi.reducible){
 506           ir_node *reduced = reducible(ivi.reducible_node, &ivi);
 507           if(reduced != NULL)
 508             exchange(reduced, ivi.new_phi);
 509           ivi.reducible = 0;
 510           set_Phi_pred(ivi.new_phi, ivi.init_pred_pos, ivi.new_init);
 511           set_irn_mode(ivi.new_phi,get_irn_mode(ivi.new_init));
 512           set_irn_mode(ivi.new_op,get_irn_mode(ivi.new_phi));
 513         }
 514     }
 515
 516     op_out = get_irn_n_outs(ivi.op);
 517     for (i = 0; i < op_out; i++){
 518       ir_node *out = get_irn_out(ivi.op, i);
 519       ir_op   *out_op = get_irn_op(out);
 520       if(op_out == 2 && out != ivi.itervar_phi){
 521         ir_node *reduced = reducible(out, &ivi);
 522         if(reduced != NULL)
 523           exchange( reduced, ivi.op);
 524       }else if (out_op == op_Mul)
 525         if(reduce(out, &ivi) && ivi.reducible){
 526           ir_node *reduced = reducible(ivi.reducible_node, &ivi);
 527           if(reduced != NULL)
 528             exchange(reduced, ivi.new_phi);
 529           ivi.reducible = 0;
 530           set_Phi_pred(ivi.new_phi, ivi.init_pred_pos, ivi.new_init);
 531           set_irn_mode(ivi.new_phi,get_irn_mode(ivi.new_init));
 532           set_irn_mode(ivi.new_op,get_irn_mode(ivi.new_phi));
 533         }
 534     }
 535
 536     if(ivi.reducible){
 537       if(get_irn_op(ivi.op) == op_Add)
 538         if(get_Add_left(ivi.op) == ivi.itervar_phi)
 539           set_Add_right(ivi.op, ivi.increment);
 540         else
 541           set_Add_left(ivi.op, ivi.increment);
 542       else if(get_Sub_left(ivi.op) == ivi.itervar_phi)
 543         set_Sub_right(ivi.op, ivi.increment);
 544       else
 545         set_Sub_right(ivi.op, ivi.increment);
 546       set_Phi_pred(ivi.itervar_phi, ivi.init_pred_pos, ivi.init);
 547       set_irn_mode(ivi.itervar_phi, get_irn_mode(ivi.init));
 548       set_irn_mode(ivi.op, get_irn_mode(ivi.itervar_phi));
 549       if (ivi.cmp != NULL){
 550         set_irn_mode(ivi.cmp_const, get_irn_mode(ivi.itervar_phi));
 551         if(get_Cmp_left(ivi.cmp) == ivi.itervar_phi)
 552           set_Cmp_right(ivi.cmp, ivi.cmp_const);
 553         else
 554           set_Cmp_left(ivi.cmp, ivi.cmp_const);
 555       }
 556     }
 557   }
 558 }
 559
 560 /* Performs strength reduction for the passed graph. */
 561 void reduce_strength(ir_graph *irg) {
 562   ir_graph *rem = current_ir_graph;
 563
 564   if (!get_optimize() || !get_opt_strength_red()) return;
 565
 566   current_ir_graph = irg;
 567
 568   n_reduced_expressions = 0;
 569   n_made_new_phis = 0;
 570   /* -- Precompute some information -- */
 571   /* Call algorithm that computes the backedges */
 572   construct_cf_backedges(irg);
 573   /* Call algorithm that computes the dominator trees. */
 574   compute_doms(irg);
 575   /* Call algorithm that computes the out edges */
 576   compute_outs(irg);
 577
 578   /* -- Search expressions that can be optimized -- */
 579   irg_walk_graph(irg, NULL, reduce_itervar, NULL);
 580
 581   if (get_opt_strength_red_verbose()) {
 582     printf ("\n %d made new_phis und  ", n_made_new_phis);
 583     printf("reduced %d iteration variables "
 584            "in \n graph %s.%s.\n", n_reduced_expressions,
 585        get_type_name(get_entity_owner(get_irg_entity(irg))),
 586        get_entity_name(get_irg_entity(irg)));
 587   }
 588
 589   current_ir_graph = rem;
 590 }