]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/blobdiff - gcc/tree-ssa-math-opts.c
sh.c: Do not include algorithm.
[thirdparty/gcc.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
index 0e3f738b4ccccc9cf91388c53f9a21c34d8cfa71..aab056c338e00aa0c0c9846fd5a24ee6639acf12 100644 (file)
@@ -1,6 +1,5 @@
 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
-   Copyright (C) 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
-   Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2005-2014 Free Software Foundation, Inc.
 
 This file is part of GCC.
 
@@ -91,17 +90,46 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #include "tm.h"
 #include "flags.h"
 #include "tree.h"
-#include "tree-flow.h"
-#include "timevar.h"
+#include "predict.h"
+#include "vec.h"
+#include "hashtab.h"
+#include "hash-set.h"
+#include "machmode.h"
+#include "hard-reg-set.h"
+#include "input.h"
+#include "function.h"
+#include "dominance.h"
+#include "cfg.h"
+#include "basic-block.h"
+#include "tree-ssa-alias.h"
+#include "internal-fn.h"
+#include "gimple-fold.h"
+#include "gimple-expr.h"
+#include "is-a.h"
+#include "gimple.h"
+#include "gimple-iterator.h"
+#include "gimplify.h"
+#include "gimplify-me.h"
+#include "stor-layout.h"
+#include "gimple-ssa.h"
+#include "tree-cfg.h"
+#include "tree-phinodes.h"
+#include "ssa-iterators.h"
+#include "stringpool.h"
+#include "tree-ssanames.h"
+#include "expr.h"
+#include "tree-dfa.h"
+#include "tree-ssa.h"
 #include "tree-pass.h"
 #include "alloc-pool.h"
-#include "basic-block.h"
 #include "target.h"
 #include "gimple-pretty-print.h"
+#include "builtins.h"
 
 /* FIXME: RTL headers have to be included here for optabs.  */
 #include "rtl.h"               /* Because optabs.h wants enum rtx_code.  */
 #include "expr.h"              /* Because optabs.h wants sepops.  */
+#include "insn-codes.h"
 #include "optabs.h"
 
 /* This structure represents one basic block that either computes a
@@ -155,12 +183,15 @@ static struct
 
 static struct
 {
-  /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
+  /* Number of hand-written 16-bit nop / bswaps found.  */
+  int found_16bit;
+
+  /* Number of hand-written 32-bit nop / bswaps found.  */
   int found_32bit;
 
-  /* Number of hand-written 64-bit bswaps found.  */
+  /* Number of hand-written 64-bit nop / bswaps found.  */
   int found_64bit;
-} bswap_stats;
+} nop_stats, bswap_stats;
 
 static struct
 {
@@ -275,7 +306,7 @@ register_division_in (basic_block bb)
   if (!occ)
     {
       occ = occ_new (bb, NULL);
-      insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR, &occ_head);
+      insert_bb (occ, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), &occ_head);
     }
 
   occ->bb_has_division = true;
@@ -346,7 +377,7 @@ insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
     {
       /* Make a variable with the replacement and substitute it.  */
       type = TREE_TYPE (def);
-      recip_def = make_rename_temp (type, "reciptmp");
+      recip_def = create_tmp_reg (type, "reciptmp");
       new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
                                               build_one_cst (type), def);
 
@@ -398,9 +429,10 @@ replace_reciprocal (use_operand_p use_p)
   if (optimize_bb_for_speed_p (bb)
       && occ->recip_def && use_stmt != occ->recip_def_stmt)
     {
+      gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (use_stmt);
       gimple_assign_set_rhs_code (use_stmt, MULT_EXPR);
       SET_USE (use_p, occ->recip_def);
-      fold_stmt_inplace (use_stmt);
+      fold_stmt_inplace (&gsi);
       update_stmt (use_stmt);
     }
 }
@@ -485,40 +517,65 @@ execute_cse_reciprocals_1 (gimple_stmt_iterator *def_gsi, tree def)
   occ_head = NULL;
 }
 
-static bool
-gate_cse_reciprocals (void)
-{
-  return optimize && flag_reciprocal_math;
-}
-
 /* Go through all the floating-point SSA_NAMEs, and call
    execute_cse_reciprocals_1 on each of them.  */
-static unsigned int
-execute_cse_reciprocals (void)
+namespace {
+
+const pass_data pass_data_cse_reciprocals =
+{
+  GIMPLE_PASS, /* type */
+  "recip", /* name */
+  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
+  TV_NONE, /* tv_id */
+  PROP_ssa, /* properties_required */
+  0, /* properties_provided */
+  0, /* properties_destroyed */
+  0, /* todo_flags_start */
+  TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
+};
+
+class pass_cse_reciprocals : public gimple_opt_pass
+{
+public:
+  pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
+    : gimple_opt_pass (pass_data_cse_reciprocals, ctxt)
+  {}
+
+  /* opt_pass methods: */
+  virtual bool gate (function *) { return optimize && flag_reciprocal_math; }
+  virtual unsigned int execute (function *);
+
+}; // class pass_cse_reciprocals
+
+unsigned int
+pass_cse_reciprocals::execute (function *fun)
 {
   basic_block bb;
   tree arg;
 
   occ_pool = create_alloc_pool ("dominators for recip",
                                sizeof (struct occurrence),
-                               n_basic_blocks / 3 + 1);
+                               n_basic_blocks_for_fn (fun) / 3 + 1);
 
   memset (&reciprocal_stats, 0, sizeof (reciprocal_stats));
   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
 
 #ifdef ENABLE_CHECKING
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     gcc_assert (!bb->aux);
 #endif
 
-  for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
-    if (gimple_default_def (cfun, arg)
-       && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
+  for (arg = DECL_ARGUMENTS (fun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
+    if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
        && is_gimple_reg (arg))
-      execute_cse_reciprocals_1 (NULL, gimple_default_def (cfun, arg));
+      {
+       tree name = ssa_default_def (fun, arg);
+       if (name)
+         execute_cse_reciprocals_1 (NULL, name);
+      }
 
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
       gimple phi;
@@ -528,8 +585,8 @@ execute_cse_reciprocals (void)
        {
          phi = gsi_stmt (gsi);
          def = PHI_RESULT (phi);
-         if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def))
-             && is_gimple_reg (def))
+         if (! virtual_operand_p (def)
+             && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
            execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
        }
 
@@ -603,15 +660,16 @@ execute_cse_reciprocals (void)
                  if (fail)
                    continue;
 
-                 gimple_replace_lhs (stmt1, arg1);
+                 gimple_replace_ssa_lhs (stmt1, arg1);
                  gimple_call_set_fndecl (stmt1, fndecl);
                  update_stmt (stmt1);
                  reciprocal_stats.rfuncs_inserted++;
 
                  FOR_EACH_IMM_USE_STMT (stmt, ui, arg1)
                    {
+                     gimple_stmt_iterator gsi = gsi_for_stmt (stmt);
                      gimple_assign_set_rhs_code (stmt, MULT_EXPR);
-                     fold_stmt_inplace (stmt);
+                     fold_stmt_inplace (&gsi);
                      update_stmt (stmt);
                    }
                }
@@ -619,9 +677,9 @@ execute_cse_reciprocals (void)
        }
     }
 
-  statistics_counter_event (cfun, "reciprocal divs inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "reciprocal divs inserted",
                            reciprocal_stats.rdivs_inserted);
-  statistics_counter_event (cfun, "reciprocal functions inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "reciprocal functions inserted",
                            reciprocal_stats.rfuncs_inserted);
 
   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
@@ -630,25 +688,13 @@ execute_cse_reciprocals (void)
   return 0;
 }
 
-struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
+} // anon namespace
+
+gimple_opt_pass *
+make_pass_cse_reciprocals (gcc::context *ctxt)
 {
- {
-  GIMPLE_PASS,
-  "recip",                             /* name */
-  gate_cse_reciprocals,                        /* gate */
-  execute_cse_reciprocals,             /* execute */
-  NULL,                                        /* sub */
-  NULL,                                        /* next */
-  0,                                   /* static_pass_number */
-  TV_NONE,                             /* tv_id */
-  PROP_ssa,                            /* properties_required */
-  0,                                   /* properties_provided */
-  0,                                   /* properties_destroyed */
-  0,                                   /* todo_flags_start */
-  TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-    | TODO_verify_stmts                /* todo_flags_finish */
- }
-};
+  return new pass_cse_reciprocals (ctxt);
+}
 
 /* Records an occurrence at statement USE_STMT in the vector of trees
    STMTS if it is dominated by *TOP_BB or dominates it or this basic block
@@ -657,18 +703,18 @@ struct gimple_opt_pass pass_cse_reciprocals =
    statements in the vector.  */
 
 static bool
-maybe_record_sincos (VEC(gimple, heap) **stmts,
+maybe_record_sincos (vec<gimple> *stmts,
                     basic_block *top_bb, gimple use_stmt)
 {
   basic_block use_bb = gimple_bb (use_stmt);
   if (*top_bb
       && (*top_bb == use_bb
          || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, use_bb, *top_bb)))
-    VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
+    stmts->safe_push (use_stmt);
   else if (!*top_bb
           || dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, *top_bb, use_bb))
     {
-      VEC_safe_push (gimple, heap, *stmts, use_stmt);
+      stmts->safe_push (use_stmt);
       *top_bb = use_bb;
     }
   else
@@ -693,7 +739,7 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
   tree fndecl, res, type;
   gimple def_stmt, use_stmt, stmt;
   int seen_cos = 0, seen_sin = 0, seen_cexpi = 0;
-  VEC(gimple, heap) *stmts = NULL;
+  vec<gimple> stmts = vNULL;
   basic_block top_bb = NULL;
   int i;
   bool cfg_changed = false;
@@ -727,7 +773,7 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
 
   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
     {
-      VEC_free(gimple, heap, stmts);
+      stmts.release ();
       return false;
     }
 
@@ -736,9 +782,8 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
   fndecl = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_CEXPI);
   if (!fndecl)
     return false;
-  res = create_tmp_reg (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), "sincostmp");
   stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, name);
-  res = make_ssa_name (res, stmt);
+  res = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (TREE_TYPE (fndecl)), stmt, "sincostmp");
   gimple_call_set_lhs (stmt, res);
 
   def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (name);
@@ -754,11 +799,10 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
       gsi = gsi_after_labels (top_bb);
       gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
     }
-  update_stmt (stmt);
   sincos_stats.inserted++;
 
   /* And adjust the recorded old call sites.  */
-  for (i = 0; VEC_iterate(gimple, stmts, i, use_stmt); ++i)
+  for (i = 0; stmts.iterate (i, &use_stmt); ++i)
     {
       tree rhs = NULL;
       fndecl = gimple_call_fndecl (use_stmt);
@@ -790,7 +834,7 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
          cfg_changed = true;
     }
 
-  VEC_free(gimple, heap, stmts);
+  stmts.release ();
 
   return cfg_changed;
 }
@@ -935,7 +979,7 @@ powi_cost (HOST_WIDE_INT n)
 
 static tree
 powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
-                HOST_WIDE_INT n, tree *cache, tree target)
+                HOST_WIDE_INT n, tree *cache)
 {
   tree op0, op1, ssa_target;
   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
@@ -944,23 +988,23 @@ powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
     return cache[n];
 
-  ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
+  ssa_target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
 
   if (n < POWI_TABLE_SIZE)
     {
       cache[n] = ssa_target;
-      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache, target);
-      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache, target);
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - powi_table[n], cache);
+      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, powi_table[n], cache);
     }
   else if (n & 1)
     {
       digit = n & ((1 << POWI_WINDOW_SIZE) - 1);
-      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache, target);
-      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache, target);
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n - digit, cache);
+      op1 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, digit, cache);
     }
   else
     {
-      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache, target);
+      op0 = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, n >> 1, cache);
       op1 = op0;
     }
 
@@ -978,8 +1022,9 @@ static tree
 powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
               tree arg0, HOST_WIDE_INT n)
 {
-  tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0), target;
+  tree cache[POWI_TABLE_SIZE], result, type = TREE_TYPE (arg0);
   gimple div_stmt;
+  tree target;
 
   if (n == 0)
     return build_real (type, dconst1);
@@ -987,16 +1032,12 @@ powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
   memset (cache, 0,  sizeof (cache));
   cache[1] = arg0;
 
-  target = create_tmp_var (type, "powmult");
-  add_referenced_var (target);
-
-  result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache, target);
-
+  result = powi_as_mults_1 (gsi, loc, type, (n < 0) ? -n : n, cache);
   if (n >= 0)
     return result;
 
   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
-  target = make_ssa_name (target, NULL);
+  target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
   div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
                                           build_real (type, dconst1),
                                           result);
@@ -1027,26 +1068,19 @@ gimple_expand_builtin_powi (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
 }
 
 /* Build a gimple call statement that calls FN with argument ARG.
-   Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name for
-   variable VAR.  If VAR is NULL, first allocate it.  Insert the
+   Set the lhs of the call statement to a fresh SSA name.  Insert the
    statement prior to GSI's current position, and return the fresh
    SSA name.  */
 
 static tree
-build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, tree fn, tree arg,
-                      tree *var, location_t loc)
+build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                      tree fn, tree arg)
 {
   gimple call_stmt;
   tree ssa_target;
 
-  if (!*var)
-    {
-      *var = create_tmp_var (TREE_TYPE (arg), "powroot");
-      add_referenced_var (*var);
-    }
-
   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
-  ssa_target = make_ssa_name (*var, NULL);
+  ssa_target = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg), NULL, "powroot");
   gimple_set_lhs (call_stmt, ssa_target);
   gimple_set_location (call_stmt, loc);
   gsi_insert_before (gsi, call_stmt, GSI_SAME_STMT);
@@ -1054,6 +1088,53 @@ build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, tree fn, tree arg,
   return ssa_target;
 }
 
+/* Build a gimple binary operation with the given CODE and arguments
+   ARG0, ARG1, assigning the result to a new SSA name for variable
+   TARGET.  Insert the statement prior to GSI's current position, and
+   return the fresh SSA name.*/
+
+static tree
+build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                       const char *name, enum tree_code code,
+                       tree arg0, tree arg1)
+{
+  tree result = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (arg0), NULL, name);
+  gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (code, result, arg0, arg1);
+  gimple_set_location (stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+  return result;
+}
+
+/* Build a gimple reference operation with the given CODE and argument
+   ARG, assigning the result to a new SSA name of TYPE with NAME.
+   Insert the statement prior to GSI's current position, and return
+   the fresh SSA name.  */
+
+static inline tree
+build_and_insert_ref (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
+                     const char *name, enum tree_code code, tree arg0)
+{
+  tree result = make_temp_ssa_name (type, NULL, name);
+  gimple stmt = gimple_build_assign (result, build1 (code, type, arg0));
+  gimple_set_location (stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+  return result;
+}
+
+/* Build a gimple assignment to cast VAL to TYPE.  Insert the statement
+   prior to GSI's current position, and return the fresh SSA name.  */
+
+static tree
+build_and_insert_cast (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                      tree type, tree val)
+{
+  tree result = make_ssa_name (type, NULL);
+  gimple stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, result, val, NULL_TREE);
+  gimple_set_location (stmt, loc);
+  gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+  return result;
+}
+
 /* ARG0 and ARG1 are the two arguments to a pow builtin call in GSI
    with location info LOC.  If possible, create an equivalent and
    less expensive sequence of statements prior to GSI, and return an
@@ -1064,12 +1145,11 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
                           tree arg0, tree arg1)
 {
   REAL_VALUE_TYPE c, cint, dconst1_4, dconst3_4, dconst1_3, dconst1_6;
+  REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
   HOST_WIDE_INT n;
-  tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, ssa_target;
-  tree target = NULL_TREE;
-  enum machine_mode mode;
-  bool hw_sqrt_exists;
-  gimple mult_stmt;
+  tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
+  machine_mode mode;
+  bool hw_sqrt_exists, c_is_int, c2_is_int;
 
   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
      to be done.  */
@@ -1080,12 +1160,13 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
      multiplication sequence when profitable.  */
   c = TREE_REAL_CST (arg1);
   n = real_to_integer (&c);
-  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, n < 0 ? -1 : 0, 0);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
+  c_is_int = real_identical (&c, &cint);
 
-  if (real_identical (&c, &cint)
+  if (c_is_int
       && ((n >= -1 && n <= 2)
          || (flag_unsafe_math_optimizations
-             && optimize_insn_for_speed_p ()
+             && optimize_bb_for_speed_p (gsi_bb (*gsi))
              && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
 
@@ -1100,7 +1181,7 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
   if (sqrtfn
       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconsthalf)
       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
-    return build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, arg0, &target, loc);
+    return build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
 
   /* Optimize pow(x,0.25) = sqrt(sqrt(x)).  Assume on most machines that
      a builtin sqrt instruction is smaller than a call to pow with 0.25,
@@ -1108,7 +1189,7 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
   dconst1_4 = dconst1;
   SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
-  hw_sqrt_exists = optab_handler(sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
+  hw_sqrt_exists = optab_handler (sqrt_optab, mode) != CODE_FOR_nothing;
 
   if (flag_unsafe_math_optimizations
       && sqrtfn
@@ -1116,16 +1197,16 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
       && hw_sqrt_exists)
     {
       /* sqrt(x)  */
-      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, arg0, &target, loc);
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
 
       /* sqrt(sqrt(x))  */
-      return build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, sqrt_arg0, &target, loc);
+      return build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sqrt_arg0);
     }
       
   /* Optimize pow(x,0.75) = sqrt(x) * sqrt(sqrt(x)) unless we are
      optimizing for space.  Don't do this optimization if we don't have
      a hardware sqrt insn.  */
-  real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, 0, 0);
+  real_from_integer (&dconst3_4, VOIDmode, 3, SIGNED);
   SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
 
   if (flag_unsafe_math_optimizations
@@ -1135,19 +1216,14 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
       && hw_sqrt_exists)
     {
       /* sqrt(x)  */
-      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, arg0, &target, loc);
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
 
       /* sqrt(sqrt(x))  */
-      sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, sqrt_arg0, &target, loc);
+      sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sqrt_arg0);
 
       /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
-      ssa_target = make_ssa_name (target, NULL);
-      mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target,
-                                               sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
-      gimple_set_location (mult_stmt, loc);
-      gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
-
-      return ssa_target;
+      return build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                    sqrt_arg0, sqrt_sqrt);
     }
 
   /* Optimize pow(x,1./3.) = cbrt(x).  This requires unsafe math
@@ -1161,15 +1237,9 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
 
   if (flag_unsafe_math_optimizations
       && cbrtfn
-      /* FIXME: The following line was originally
-        && (tree_expr_nonnegative_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode)),
-        but since arg0 is a gimple value, the first predicate
-        will always return false.  It needs to be replaced with a
-        call to a similar gimple_val_nonnegative_p function to be
-         added in gimple-fold.c.  */
-      && !HONOR_NANS (mode)
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_3))
-    return build_and_insert_call (gsi, cbrtfn, arg0, &target, loc);
+    return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
   
   /* Optimize pow(x,1./6.) = cbrt(sqrt(x)).  Don't do this optimization
      if we don't have a hardware sqrt insn.  */
@@ -1179,33 +1249,207 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
   if (flag_unsafe_math_optimizations
       && sqrtfn
       && cbrtfn
-      /* FIXME: The following line was originally
-        && (tree_expr_nonnegative_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode)),
-        but since arg0 is a gimple value, the first predicate
-        will always return false.  It needs to be replaced with a
-        call to a similar gimple_val_nonnegative_p function to be
-         added in gimple-fold.c.  */
-      && !HONOR_NANS (mode)
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
       && optimize_function_for_speed_p (cfun)
       && hw_sqrt_exists
       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
     {
       /* sqrt(x)  */
-      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, sqrtfn, arg0, &target, loc);
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
 
       /* cbrt(sqrt(x))  */
-      return build_and_insert_call (gsi, cbrtfn, sqrt_arg0, &target, loc);
+      return build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, sqrt_arg0);
     }
 
+  /* Optimize pow(x,c), where n = 2c for some nonzero integer n
+     and c not an integer, into
+
+       sqrt(x) * powi(x, n/2),                n > 0;
+       1.0 / (sqrt(x) * powi(x, abs(n/2))),   n < 0.
+
+     Do not calculate the powi factor when n/2 = 0.  */
+  real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst2);
+  n = real_to_integer (&c2);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
+  c2_is_int = real_identical (&c2, &cint);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && sqrtfn
+      && c2_is_int
+      && !c_is_int
+      && optimize_function_for_speed_p (cfun))
+    {
+      tree powi_x_ndiv2 = NULL_TREE;
+
+      /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/2)) into multiplies.  If not
+         possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
+         n is 1 or -1, where the result is always 1.  */
+      if (absu_hwi (n) != 1)
+       {
+         powi_x_ndiv2 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
+                                                    abs_hwi (n / 2));
+         if (!powi_x_ndiv2)
+           return NULL_TREE;
+       }
+
+      /* Calculate sqrt(x).  When n is not 1 or -1, multiply it by the
+        result of the optimal multiply sequence just calculated.  */
+      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
+
+      if (absu_hwi (n) == 1)
+       result = sqrt_arg0;
+      else
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                        sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
+
+      /* If n is negative, reciprocate the result.  */
+      if (n < 0)
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
+                                        build_real (type, dconst1), result);
+      return result;
+    }
+
+  /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
+
+     powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
+     1.0 / (powi(x, abs(n)/3) * powi(cbrt(x), abs(n)%3)),  n < 0.
+
+     Do not calculate the first factor when n/3 = 0.  As cbrt(x) is
+     different from pow(x, 1./3.) due to rounding and behavior with
+     negative x, we need to constrain this transformation to unsafe
+     math and positive x or finite math.  */
+  real_from_integer (&dconst3, VOIDmode, 3, SIGNED);
+  real_arithmetic (&c2, MULT_EXPR, &c, &dconst3);
+  real_round (&c2, mode, &c2);
+  n = real_to_integer (&c2);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
+  real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
+  real_convert (&c2, mode, &c2);
+
+  if (flag_unsafe_math_optimizations
+      && cbrtfn
+      && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
+      && real_identical (&c2, &c)
+      && !c2_is_int
+      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+      && powi_cost (n / 3) <= POWI_MAX_MULTS)
+    {
+      tree powi_x_ndiv3 = NULL_TREE;
+
+      /* Attempt to fold powi(arg0, abs(n/3)) into multiplies.  If not
+         possible or profitable, give up.  Skip the degenerate case when
+         abs(n) < 3, where the result is always 1.  */
+      if (absu_hwi (n) >= 3)
+       {
+         powi_x_ndiv3 = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0,
+                                                    abs_hwi (n / 3));
+         if (!powi_x_ndiv3)
+           return NULL_TREE;
+       }
+
+      /* Calculate powi(cbrt(x), n%3).  Don't use gimple_expand_builtin_powi
+         as that creates an unnecessary variable.  Instead, just produce
+         either cbrt(x) or cbrt(x) * cbrt(x).  */
+      cbrt_x = build_and_insert_call (gsi, loc, cbrtfn, arg0);
+
+      if (absu_hwi (n) % 3 == 1)
+       powi_cbrt_x = cbrt_x;
+      else
+       powi_cbrt_x = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                             cbrt_x, cbrt_x);
+
+      /* Multiply the two subexpressions, unless powi(x,abs(n)/3) = 1.  */
+      if (absu_hwi (n) < 3)
+       result = powi_cbrt_x;
+      else
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                        powi_x_ndiv3, powi_cbrt_x);
+
+      /* If n is negative, reciprocate the result.  */
+      if (n < 0)
+       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
+                                        build_real (type, dconst1), result);
+
+      return result;
+    }
+
+  /* No optimizations succeeded.  */
   return NULL_TREE;
 }
 
+/* ARG is the argument to a cabs builtin call in GSI with location info
+   LOC.  Create a sequence of statements prior to GSI that calculates
+   sqrt(R*R + I*I), where R and I are the real and imaginary components
+   of ARG, respectively.  Return an expression holding the result.  */
+
+static tree
+gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
+{
+  tree real_part, imag_part, addend1, addend2, sum, result;
+  tree type = TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg));
+  tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
+  machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
+
+  if (!flag_unsafe_math_optimizations
+      || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
+      || !sqrtfn
+      || optab_handler (sqrt_optab, mode) == CODE_FOR_nothing)
+    return NULL_TREE;
+
+  real_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
+                                   REALPART_EXPR, arg);
+  addend1 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
+                                   real_part, real_part);
+  imag_part = build_and_insert_ref (gsi, loc, type, "cabs",
+                                   IMAGPART_EXPR, arg);
+  addend2 = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", MULT_EXPR,
+                                   imag_part, imag_part);
+  sum = build_and_insert_binop (gsi, loc, "cabs", PLUS_EXPR, addend1, addend2);
+  result = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sum);
+
+  return result;
+}
+
 /* Go through all calls to sin, cos and cexpi and call execute_cse_sincos_1
    on the SSA_NAME argument of each of them.  Also expand powi(x,n) into
    an optimal number of multiplies, when n is a constant.  */
 
-static unsigned int
-execute_cse_sincos (void)
+namespace {
+
+const pass_data pass_data_cse_sincos =
+{
+  GIMPLE_PASS, /* type */
+  "sincos", /* name */
+  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
+  TV_NONE, /* tv_id */
+  PROP_ssa, /* properties_required */
+  0, /* properties_provided */
+  0, /* properties_destroyed */
+  0, /* todo_flags_start */
+  TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
+};
+
+class pass_cse_sincos : public gimple_opt_pass
+{
+public:
+  pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
+    : gimple_opt_pass (pass_data_cse_sincos, ctxt)
+  {}
+
+  /* opt_pass methods: */
+  virtual bool gate (function *)
+    {
+      /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
+        piggybacks on this pass.  */
+      return optimize;
+    }
+
+  virtual unsigned int execute (function *);
+
+}; // class pass_cse_sincos
+
+unsigned int
+pass_cse_sincos::execute (function *fun)
 {
   basic_block bb;
   bool cfg_changed = false;
@@ -1213,15 +1457,21 @@ execute_cse_sincos (void)
   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
 
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
+      bool cleanup_eh = false;
 
       for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
         {
          gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
          tree fndecl;
 
+         /* Only the last stmt in a bb could throw, no need to call
+            gimple_purge_dead_eh_edges if we change something in the middle
+            of a basic block.  */
+         cleanup_eh = false;
+
          if (is_gimple_call (stmt)
              && gimple_call_lhs (stmt)
              && (fndecl = gimple_call_fndecl (stmt))
@@ -1237,7 +1487,8 @@ execute_cse_sincos (void)
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_SIN):
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CEXPI):
                  /* Make sure we have either sincos or cexp.  */
-                 if (!TARGET_HAS_SINCOS && !TARGET_C99_FUNCTIONS)
+                 if (!targetm.libc_has_function (function_c99_math_complex)
+                     && !targetm.libc_has_function (function_sincos))
                    break;
 
                  arg = gimple_call_arg (stmt, 0);
@@ -1259,18 +1510,68 @@ execute_cse_sincos (void)
                      gimple_set_location (new_stmt, loc);
                      unlink_stmt_vdef (stmt);
                      gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                     cleanup_eh = true;
+                     if (gimple_vdef (stmt))
+                       release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
                    }
                  break;
 
                CASE_FLT_FN (BUILT_IN_POWI):
                  arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
                  arg1 = gimple_call_arg (stmt, 1);
-                 if (!host_integerp (arg1, 0))
-                   break;
+                 loc = gimple_location (stmt);
+
+                 if (real_minus_onep (arg0))
+                   {
+                      tree t0, t1, cond, one, minus_one;
+                     gimple stmt;
+
+                     t0 = TREE_TYPE (arg0);
+                     t1 = TREE_TYPE (arg1);
+                     one = build_real (t0, dconst1);
+                     minus_one = build_real (t0, dconstm1);
+
+                     cond = make_temp_ssa_name (t1, NULL, "powi_cond");
+                     stmt = gimple_build_assign_with_ops (BIT_AND_EXPR, cond,
+                                                          arg1,
+                                                          build_int_cst (t1,
+                                                                         1));
+                     gimple_set_location (stmt, loc);
+                     gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+
+                     result = make_temp_ssa_name (t0, NULL, "powi");
+                     stmt = gimple_build_assign_with_ops (COND_EXPR, result,
+                                                          cond,
+                                                          minus_one, one);
+                     gimple_set_location (stmt, loc);
+                     gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
+                   }
+                 else
+                   {
+                     if (!tree_fits_shwi_p (arg1))
+                       break;
+
+                     n = tree_to_shwi (arg1);
+                     result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
+                   }
+
+                 if (result)
+                   {
+                     tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
+                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gimple_set_location (new_stmt, loc);
+                     unlink_stmt_vdef (stmt);
+                     gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                     cleanup_eh = true;
+                     if (gimple_vdef (stmt))
+                       release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
+                   }
+                 break;
 
-                 n = TREE_INT_CST_LOW (arg1);
+               CASE_FLT_FN (BUILT_IN_CABS):
+                 arg0 = gimple_call_arg (stmt, 0);
                  loc = gimple_location (stmt);
-                 result = gimple_expand_builtin_powi (&gsi, loc, arg0, n);
+                 result = gimple_expand_builtin_cabs (&gsi, loc, arg0);
 
                  if (result)
                    {
@@ -1279,6 +1580,9 @@ execute_cse_sincos (void)
                      gimple_set_location (new_stmt, loc);
                      unlink_stmt_vdef (stmt);
                      gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
+                     cleanup_eh = true;
+                     if (gimple_vdef (stmt))
+                       release_ssa_name (gimple_vdef (stmt));
                    }
                  break;
 
@@ -1286,56 +1590,74 @@ execute_cse_sincos (void)
                }
            }
        }
+      if (cleanup_eh)
+       cfg_changed |= gimple_purge_dead_eh_edges (bb);
     }
 
-  statistics_counter_event (cfun, "sincos statements inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "sincos statements inserted",
                            sincos_stats.inserted);
 
   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
 }
 
-static bool
-gate_cse_sincos (void)
-{
-  /* We no longer require either sincos or cexp, since powi expansion
-     piggybacks on this pass.  */
-  return optimize;
-}
+} // anon namespace
 
-struct gimple_opt_pass pass_cse_sincos =
+gimple_opt_pass *
+make_pass_cse_sincos (gcc::context *ctxt)
 {
- {
-  GIMPLE_PASS,
-  "sincos",                            /* name */
-  gate_cse_sincos,                     /* gate */
-  execute_cse_sincos,                  /* execute */
-  NULL,                                        /* sub */
-  NULL,                                        /* next */
-  0,                                   /* static_pass_number */
-  TV_NONE,                             /* tv_id */
-  PROP_ssa,                            /* properties_required */
-  0,                                   /* properties_provided */
-  0,                                   /* properties_destroyed */
-  0,                                   /* todo_flags_start */
-  TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-    | TODO_verify_stmts                 /* todo_flags_finish */
- }
-};
+  return new pass_cse_sincos (ctxt);
+}
 
 /* A symbolic number is used to detect byte permutation and selection
    patterns.  Therefore the field N contains an artificial number
-   consisting of byte size markers:
+   consisting of octet sized markers:
+
+   0    - target byte has the value 0
+   FF   - target byte has an unknown value (eg. due to sign extension)
+   1..size - marker value is the target byte index minus one.
+
+   To detect permutations on memory sources (arrays and structures), a symbolic
+   number is also associated a base address (the array or structure the load is
+   made from), an offset from the base address and a range which gives the
+   difference between the highest and lowest accessed memory location to make
+   such a symbolic number. The range is thus different from size which reflects
+   the size of the type of current expression. Note that for non memory source,
+   range holds the same value as size.
 
-   0    - byte has the value 0
-   1..size - byte contains the content of the byte
-   number indexed with that value minus one  */
+   For instance, for an array char a[], (short) a[0] | (short) a[3] would have
+   a size of 2 but a range of 4 while (short) a[0] | ((short) a[0] << 1) would
+   still have a size of 2 but this time a range of 1.  */
 
 struct symbolic_number {
-  unsigned HOST_WIDEST_INT n;
-  int size;
+  uint64_t n;
+  tree type;
+  tree base_addr;
+  tree offset;
+  HOST_WIDE_INT bytepos;
+  tree alias_set;
+  tree vuse;
+  unsigned HOST_WIDE_INT range;
 };
 
+#define BITS_PER_MARKER 8
+#define MARKER_MASK ((1 << BITS_PER_MARKER) - 1)
+#define MARKER_BYTE_UNKNOWN MARKER_MASK
+#define HEAD_MARKER(n, size) \
+  ((n) & ((uint64_t) MARKER_MASK << (((size) - 1) * BITS_PER_MARKER)))
+
+/* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
+   order to have a nop.  The number is masked according to the size of
+   the symbolic number before using it.  */
+#define CMPNOP (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
+  (uint64_t)0x08070605 << 32 | 0x04030201)
+
+/* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in
+   order to have a byte swap.  The number is masked according to the
+   size of the symbolic number before using it.  */
+#define CMPXCHG (sizeof (int64_t) < 8 ? 0 : \
+  (uint64_t)0x01020304 << 32 | 0x05060708)
+
 /* Perform a SHIFT or ROTATE operation by COUNT bits on symbolic
    number N.  Return false if the requested operation is not permitted
    on a symbolic number.  */
@@ -1345,13 +1667,17 @@ do_shift_rotate (enum tree_code code,
                 struct symbolic_number *n,
                 int count)
 {
-  if (count % 8 != 0)
+  int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
+  unsigned head_marker;
+
+  if (count % BITS_PER_UNIT != 0)
     return false;
+  count = (count / BITS_PER_UNIT) * BITS_PER_MARKER;
 
   /* Zero out the extra bits of N in order to avoid them being shifted
      into the significant bits.  */
-  if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
-    n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
+  if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
+    n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
 
   switch (code)
     {
@@ -1359,17 +1685,26 @@ do_shift_rotate (enum tree_code code,
       n->n <<= count;
       break;
     case RSHIFT_EXPR:
+      head_marker = HEAD_MARKER (n->n, size);
       n->n >>= count;
+      /* Arithmetic shift of signed type: result is dependent on the value.  */
+      if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && head_marker)
+       for (i = 0; i < count / BITS_PER_MARKER; i++)
+         n->n |= (uint64_t) MARKER_BYTE_UNKNOWN
+                 << ((size - 1 - i) * BITS_PER_MARKER);
       break;
     case LROTATE_EXPR:
-      n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
+      n->n = (n->n << count) | (n->n >> ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
       break;
     case RROTATE_EXPR:
-      n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((n->size * BITS_PER_UNIT) - count));
+      n->n = (n->n >> count) | (n->n << ((size * BITS_PER_MARKER) - count));
       break;
     default:
       return false;
     }
+  /* Zero unused bits for size.  */
+  if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
+    n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
   return true;
 }
 
@@ -1386,33 +1721,133 @@ verify_symbolic_number_p (struct symbolic_number *n, gimple stmt)
   if (TREE_CODE (lhs_type) != INTEGER_TYPE)
     return false;
 
-  if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != n->size * BITS_PER_UNIT)
+  if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != TYPE_PRECISION (n->type))
     return false;
 
   return true;
 }
 
-/* find_bswap_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
-   the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the
-   operation could successfully be executed the function returns the
-   tree expression of the source operand and NULL otherwise.  */
+/* Initialize the symbolic number N for the bswap pass from the base element
+   SRC manipulated by the bitwise OR expression.  */
 
-static tree
-find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
+static bool
+init_symbolic_number (struct symbolic_number *n, tree src)
+{
+  int size;
+
+  n->base_addr = n->offset = n->alias_set = n->vuse = NULL_TREE;
+
+  /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a value between 1 and
+     the byte size of rhs1.  The highest order byte is set to n->size and the
+     lowest order byte to 1.  */
+  n->type = TREE_TYPE (src);
+  size = TYPE_PRECISION (n->type);
+  if (size % BITS_PER_UNIT != 0)
+    return false;
+  size /= BITS_PER_UNIT;
+  if (size > 64 / BITS_PER_MARKER)
+    return false;
+  n->range = size;
+  n->n = CMPNOP;
+
+  if (size < 64 / BITS_PER_MARKER)
+    n->n &= ((uint64_t) 1 << (size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
+
+  return true;
+}
+
+/* Check if STMT might be a byte swap or a nop from a memory source and returns
+   the answer. If so, REF is that memory source and the base of the memory area
+   accessed and the offset of the access from that base are recorded in N.  */
+
+bool
+find_bswap_or_nop_load (gimple stmt, tree ref, struct symbolic_number *n)
+{
+  /* Leaf node is an array or component ref. Memorize its base and
+     offset from base to compare to other such leaf node.  */
+  HOST_WIDE_INT bitsize, bitpos;
+  machine_mode mode;
+  int unsignedp, volatilep;
+  tree offset, base_addr;
+
+  if (!gimple_assign_load_p (stmt) || gimple_has_volatile_ops (stmt))
+    return false;
+
+  base_addr = get_inner_reference (ref, &bitsize, &bitpos, &offset, &mode,
+                                  &unsignedp, &volatilep, false);
+
+  if (TREE_CODE (base_addr) == MEM_REF)
+    {
+      offset_int bit_offset = 0;
+      tree off = TREE_OPERAND (base_addr, 1);
+
+      if (!integer_zerop (off))
+       {
+         offset_int boff, coff = mem_ref_offset (base_addr);
+         boff = wi::lshift (coff, LOG2_BITS_PER_UNIT);
+         bit_offset += boff;
+       }
+
+      base_addr = TREE_OPERAND (base_addr, 0);
+
+      /* Avoid returning a negative bitpos as this may wreak havoc later.  */
+      if (wi::neg_p (bit_offset))
+       {
+         offset_int mask = wi::mask <offset_int> (LOG2_BITS_PER_UNIT, false);
+         offset_int tem = bit_offset.and_not (mask);
+         /* TEM is the bitpos rounded to BITS_PER_UNIT towards -Inf.
+            Subtract it to BIT_OFFSET and add it (scaled) to OFFSET.  */
+         bit_offset -= tem;
+         tem = wi::arshift (tem, LOG2_BITS_PER_UNIT);
+         if (offset)
+           offset = size_binop (PLUS_EXPR, offset,
+                                   wide_int_to_tree (sizetype, tem));
+         else
+           offset = wide_int_to_tree (sizetype, tem);
+       }
+
+      bitpos += bit_offset.to_shwi ();
+    }
+
+  if (bitpos % BITS_PER_UNIT)
+    return false;
+  if (bitsize % BITS_PER_UNIT)
+    return false;
+
+  if (!init_symbolic_number (n, ref))
+    return false;
+  n->base_addr = base_addr;
+  n->offset = offset;
+  n->bytepos = bitpos / BITS_PER_UNIT;
+  n->alias_set = reference_alias_ptr_type (ref);
+  n->vuse = gimple_vuse (stmt);
+  return true;
+}
+
+/* find_bswap_or_nop_1 invokes itself recursively with N and tries to perform
+   the operation given by the rhs of STMT on the result.  If the operation
+   could successfully be executed the function returns a gimple stmt whose
+   rhs's first tree is the expression of the source operand and NULL
+   otherwise.  */
+
+static gimple
+find_bswap_or_nop_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
 {
   enum tree_code code;
   tree rhs1, rhs2 = NULL;
-  gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt;
-  tree source_expr1;
+  gimple rhs1_stmt, rhs2_stmt, source_stmt1;
   enum gimple_rhs_class rhs_class;
 
   if (!limit || !is_gimple_assign (stmt))
-    return NULL_TREE;
+    return NULL;
 
   rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
 
+  if (find_bswap_or_nop_load (stmt, rhs1, n))
+    return stmt;
+
   if (TREE_CODE (rhs1) != SSA_NAME)
-    return NULL_TREE;
+    return NULL;
 
   code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
   rhs_class = gimple_assign_rhs_class (stmt);
@@ -1433,48 +1868,37 @@ find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
          && code != RSHIFT_EXPR
          && code != LROTATE_EXPR
          && code != RROTATE_EXPR
-         && code != NOP_EXPR
-         && code != CONVERT_EXPR)
-       return NULL_TREE;
+         && !CONVERT_EXPR_CODE_P (code))
+       return NULL;
 
-      source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
+      source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, n, limit - 1);
 
-      /* If find_bswap_1 returned NULL STMT is a leaf node and we have
-        to initialize the symbolic number.  */
-      if (!source_expr1)
+      /* If find_bswap_or_nop_1 returned NULL, STMT is a leaf node and
+        we have to initialize the symbolic number.  */
+      if (!source_stmt1)
        {
-         /* Set up the symbolic number N by setting each byte to a
-            value between 1 and the byte size of rhs1.  The highest
-            order byte is set to n->size and the lowest order
-            byte to 1.  */
-         n->size = TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (rhs1));
-         if (n->size % BITS_PER_UNIT != 0)
-           return NULL_TREE;
-         n->size /= BITS_PER_UNIT;
-         n->n = (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
-                 (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x08070605 << 32 | 0x04030201);
-
-         if (n->size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
-           n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 <<
-                    (n->size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
-
-         source_expr1 = rhs1;
+         if (gimple_assign_load_p (stmt)
+             || !init_symbolic_number (n, rhs1))
+           return NULL;
+         source_stmt1 = stmt;
        }
 
       switch (code)
        {
        case BIT_AND_EXPR:
          {
-           int i;
-           unsigned HOST_WIDEST_INT val = widest_int_cst_value (rhs2);
-           unsigned HOST_WIDEST_INT tmp = val;
+           int i, size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
+           uint64_t val = int_cst_value (rhs2), mask = 0;
+           uint64_t tmp = (1 << BITS_PER_UNIT) - 1;
 
            /* Only constants masking full bytes are allowed.  */
-           for (i = 0; i < n->size; i++, tmp >>= BITS_PER_UNIT)
-             if ((tmp & 0xff) != 0 && (tmp & 0xff) != 0xff)
-               return NULL_TREE;
+           for (i = 0; i < size; i++, tmp <<= BITS_PER_UNIT)
+             if ((val & tmp) != 0 && (val & tmp) != tmp)
+               return NULL;
+             else if (val & tmp)
+               mask |= (uint64_t) MARKER_MASK << (i * BITS_PER_MARKER);
 
-           n->n &= val;
+           n->n &= mask;
          }
          break;
        case LSHIFT_EXPR:
@@ -1482,196 +1906,573 @@ find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
        case LROTATE_EXPR:
        case RROTATE_EXPR:
          if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
-           return NULL_TREE;
+           return NULL;
          break;
        CASE_CONVERT:
          {
-           int type_size;
+           int i, type_size, old_type_size;
+           tree type;
 
-           type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
+           type = gimple_expr_type (stmt);
+           type_size = TYPE_PRECISION (type);
            if (type_size % BITS_PER_UNIT != 0)
-             return NULL_TREE;
-
-           if (type_size / BITS_PER_UNIT < (int)(sizeof (HOST_WIDEST_INT)))
+             return NULL;
+           type_size /= BITS_PER_UNIT;
+           if (type_size > 64 / BITS_PER_MARKER)
+             return NULL;
+
+           /* Sign extension: result is dependent on the value.  */
+           old_type_size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
+           if (!TYPE_UNSIGNED (n->type) && type_size > old_type_size
+               && HEAD_MARKER (n->n, old_type_size))
+             for (i = 0; i < type_size - old_type_size; i++)
+               n->n |= (uint64_t) MARKER_BYTE_UNKNOWN
+                       << ((type_size - 1 - i) * BITS_PER_MARKER);
+
+           if (type_size < 64 / BITS_PER_MARKER)
              {
                /* If STMT casts to a smaller type mask out the bits not
                   belonging to the target type.  */
-               n->n &= ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << type_size) - 1;
+               n->n &= ((uint64_t) 1 << (type_size * BITS_PER_MARKER)) - 1;
              }
-           n->size = type_size / BITS_PER_UNIT;
+           n->type = type;
+           if (!n->base_addr)
+             n->range = type_size;
          }
          break;
        default:
-         return NULL_TREE;
+         return NULL;
        };
-      return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_expr1 : NULL;
+      return verify_symbolic_number_p (n, stmt) ? source_stmt1 : NULL;
     }
 
   /* Handle binary rhs.  */
 
   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
     {
+      int i, size;
       struct symbolic_number n1, n2;
-      tree source_expr2;
+      uint64_t mask;
+      gimple source_stmt2;
 
       if (code != BIT_IOR_EXPR)
-       return NULL_TREE;
+       return NULL;
 
       if (TREE_CODE (rhs2) != SSA_NAME)
-       return NULL_TREE;
+       return NULL;
 
       rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
 
       switch (code)
        {
        case BIT_IOR_EXPR:
-         source_expr1 = find_bswap_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
+         source_stmt1 = find_bswap_or_nop_1 (rhs1_stmt, &n1, limit - 1);
 
-         if (!source_expr1)
-           return NULL_TREE;
+         if (!source_stmt1)
+           return NULL;
 
-         source_expr2 = find_bswap_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
+         source_stmt2 = find_bswap_or_nop_1 (rhs2_stmt, &n2, limit - 1);
 
-         if (source_expr1 != source_expr2
-             || n1.size != n2.size)
-           return NULL_TREE;
+         if (!source_stmt2)
+           return NULL;
 
-         n->size = n1.size;
+         if (TYPE_PRECISION (n1.type) != TYPE_PRECISION (n2.type))
+           return NULL;
+
+         if (!n1.vuse != !n2.vuse ||
+         (n1.vuse && !operand_equal_p (n1.vuse, n2.vuse, 0)))
+           return NULL;
+
+         if (gimple_assign_rhs1 (source_stmt1)
+             != gimple_assign_rhs1 (source_stmt2))
+           {
+             int64_t inc;
+             HOST_WIDE_INT off_sub;
+             struct symbolic_number *n_ptr;
+
+             if (!n1.base_addr || !n2.base_addr
+                 || !operand_equal_p (n1.base_addr, n2.base_addr, 0))
+               return NULL;
+             if (!n1.offset != !n2.offset ||
+                 (n1.offset && !operand_equal_p (n1.offset, n2.offset, 0)))
+               return NULL;
+
+             /* We swap n1 with n2 to have n1 < n2.  */
+             if (n2.bytepos < n1.bytepos)
+               {
+                 struct symbolic_number tmpn;
+
+                 tmpn = n2;
+                 n2 = n1;
+                 n1 = tmpn;
+                 source_stmt1 = source_stmt2;
+               }
+
+             off_sub = n2.bytepos - n1.bytepos;
+
+             /* Check that the range of memory covered can be represented by
+                a symbolic number.  */
+             if (off_sub + n2.range > 64 / BITS_PER_MARKER)
+               return NULL;
+             n->range = n2.range + off_sub;
+
+             /* Reinterpret byte marks in symbolic number holding the value of
+                bigger weight according to target endianness.  */
+             inc = BYTES_BIG_ENDIAN ? off_sub + n2.range - n1.range : off_sub;
+             size = TYPE_PRECISION (n1.type) / BITS_PER_UNIT;
+             if (BYTES_BIG_ENDIAN)
+               n_ptr = &n1;
+             else
+               n_ptr = &n2;
+             for (i = 0; i < size; i++, inc <<= BITS_PER_MARKER)
+               {
+                 unsigned marker =
+                   (n_ptr->n >> (i * BITS_PER_MARKER)) & MARKER_MASK;
+                 if (marker && marker != MARKER_BYTE_UNKNOWN)
+                   n_ptr->n += inc;
+               }
+           }
+         else
+           n->range = n1.range;
+
+         if (!n1.alias_set
+             || alias_ptr_types_compatible_p (n1.alias_set, n2.alias_set))
+           n->alias_set = n1.alias_set;
+         else
+           n->alias_set = ptr_type_node;
+         n->vuse = n1.vuse;
+         n->base_addr = n1.base_addr;
+         n->offset = n1.offset;
+         n->bytepos = n1.bytepos;
+         n->type = n1.type;
+         size = TYPE_PRECISION (n->type) / BITS_PER_UNIT;
+         for (i = 0, mask = MARKER_MASK; i < size;
+              i++, mask <<= BITS_PER_MARKER)
+           {
+             uint64_t masked1, masked2;
+
+             masked1 = n1.n & mask;
+             masked2 = n2.n & mask;
+             if (masked1 && masked2 && masked1 != masked2)
+               return NULL;
+           }
          n->n = n1.n | n2.n;
 
          if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
-           return NULL_TREE;
+           return NULL;
 
          break;
        default:
-         return NULL_TREE;
+         return NULL;
        }
-      return source_expr1;
+      return source_stmt1;
     }
-  return NULL_TREE;
+  return NULL;
 }
 
-/* Check if STMT completes a bswap implementation consisting of ORs,
-   SHIFTs and ANDs.  Return the source tree expression on which the
-   byte swap is performed and NULL if no bswap was found.  */
+/* Check if STMT completes a bswap implementation or a read in a given
+   endianness consisting of ORs, SHIFTs and ANDs and sets *BSWAP
+   accordingly.  It also sets N to represent the kind of operations
+   performed: size of the resulting expression and whether it works on
+   a memory source, and if so alias-set and vuse.  At last, the
+   function returns a stmt whose rhs's first tree is the source
+   expression.  */
 
-static tree
-find_bswap (gimple stmt)
+static gimple
+find_bswap_or_nop (gimple stmt, struct symbolic_number *n, bool *bswap)
 {
-/* The number which the find_bswap result should match in order to
-   have a full byte swap.  The number is shifted to the left according
-   to the size of the symbolic number before using it.  */
-  unsigned HOST_WIDEST_INT cmp =
-    sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8 ? 0 :
-    (unsigned HOST_WIDEST_INT)0x01020304 << 32 | 0x05060708;
+/* The number which the find_bswap_or_nop_1 result should match in order
+   to have a full byte swap.  The number is shifted to the right
+   according to the size of the symbolic number before using it.  */
+  uint64_t cmpxchg = CMPXCHG;
+  uint64_t cmpnop = CMPNOP;
 
-  struct symbolic_number n;
-  tree source_expr;
+  gimple source_stmt;
+  int limit;
 
   /* The last parameter determines the depth search limit.  It usually
-     correlates directly to the number of bytes to be touched.  We
-     increase that number by one here in order to also cover signed ->
-     unsigned conversions of the src operand as can be seen in
-     libgcc.  */
-  source_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n,
-                              TREE_INT_CST_LOW (
-                                TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt))) + 1);
-
-  if (!source_expr)
-    return NULL_TREE;
+     correlates directly to the number n of bytes to be touched.  We
+     increase that number by log2(n) + 1 here in order to also
+     cover signed -> unsigned conversions of the src operand as can be seen
+     in libgcc, and for initial shift/and operation of the src operand.  */
+  limit = TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (gimple_expr_type (stmt)));
+  limit += 1 + (int) ceil_log2 ((unsigned HOST_WIDE_INT) limit);
+  source_stmt =  find_bswap_or_nop_1 (stmt, n, limit);
+
+  if (!source_stmt)
+    return NULL;
+
+  /* Find real size of result (highest non zero byte).  */
+  if (n->base_addr)
+    {
+      int rsize;
+      uint64_t tmpn;
+
+      for (tmpn = n->n, rsize = 0; tmpn; tmpn >>= BITS_PER_MARKER, rsize++);
+      n->range = rsize;
+    }
 
-  /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
-  if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
+  /* Zero out the extra bits of N and CMP*.  */
+  if (n->range < (int) sizeof (int64_t))
     {
-      unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
-       ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
+      uint64_t mask;
 
-      n.n &= mask;
-      cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
+      mask = ((uint64_t) 1 << (n->range * BITS_PER_MARKER)) - 1;
+      cmpxchg >>= (64 / BITS_PER_MARKER - n->range) * BITS_PER_MARKER;
+      cmpnop &= mask;
     }
 
-  /* A complete byte swap should make the symbolic number to start
-     with the largest digit in the highest order byte.  */
-  if (cmp != n.n)
-    return NULL_TREE;
+  /* A complete byte swap should make the symbolic number to start with
+     the largest digit in the highest order byte. Unchanged symbolic
+     number indicates a read with same endianness as target architecture.  */
+  if (n->n == cmpnop)
+    *bswap = false;
+  else if (n->n == cmpxchg)
+    *bswap = true;
+  else
+    return NULL;
+
+  /* Useless bit manipulation performed by code.  */
+  if (!n->base_addr && n->n == cmpnop)
+    return NULL;
 
-  return source_expr;
+  n->range *= BITS_PER_UNIT;
+  return source_stmt;
 }
 
-/* Find manual byte swap implementations and turn them into a bswap
-   builtin invokation.  */
+namespace {
 
-static unsigned int
-execute_optimize_bswap (void)
+const pass_data pass_data_optimize_bswap =
+{
+  GIMPLE_PASS, /* type */
+  "bswap", /* name */
+  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
+  TV_NONE, /* tv_id */
+  PROP_ssa, /* properties_required */
+  0, /* properties_provided */
+  0, /* properties_destroyed */
+  0, /* todo_flags_start */
+  0, /* todo_flags_finish */
+};
+
+class pass_optimize_bswap : public gimple_opt_pass
+{
+public:
+  pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
+    : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_bswap, ctxt)
+  {}
+
+  /* opt_pass methods: */
+  virtual bool gate (function *)
+    {
+      return flag_expensive_optimizations && optimize;
+    }
+
+  virtual unsigned int execute (function *);
+
+}; // class pass_optimize_bswap
+
+/* Perform the bswap optimization: replace the expression computed in the rhs
+   of CUR_STMT by an equivalent bswap, load or load + bswap expression.
+   Which of these alternatives replace the rhs is given by N->base_addr (non
+   null if a load is needed) and BSWAP.  The type, VUSE and set-alias of the
+   load to perform are also given in N while the builtin bswap invoke is given
+   in FNDEL.  Finally, if a load is involved, SRC_STMT refers to one of the
+   load statements involved to construct the rhs in CUR_STMT and N->range gives
+   the size of the rhs expression for maintaining some statistics.
+
+   Note that if the replacement involve a load, CUR_STMT is moved just after
+   SRC_STMT to do the load with the same VUSE which can lead to CUR_STMT
+   changing of basic block.  */
+
+static bool
+bswap_replace (gimple cur_stmt, gimple src_stmt, tree fndecl, tree bswap_type,
+              tree load_type, struct symbolic_number *n, bool bswap)
+{
+  gimple_stmt_iterator gsi;
+  tree src, tmp, tgt;
+  gimple bswap_stmt;
+
+  gsi = gsi_for_stmt (cur_stmt);
+  src = gimple_assign_rhs1 (src_stmt);
+  tgt = gimple_assign_lhs (cur_stmt);
+
+  /* Need to load the value from memory first.  */
+  if (n->base_addr)
+    {
+      gimple_stmt_iterator gsi_ins = gsi_for_stmt (src_stmt);
+      tree addr_expr, addr_tmp, val_expr, val_tmp;
+      tree load_offset_ptr, aligned_load_type;
+      gimple addr_stmt, load_stmt;
+      unsigned align;
+
+      align = get_object_alignment (src);
+      if (bswap
+         && align < GET_MODE_ALIGNMENT (TYPE_MODE (load_type))
+         && SLOW_UNALIGNED_ACCESS (TYPE_MODE (load_type), align))
+       return false;
+
+      /* Move cur_stmt just before  one of the load of the original
+        to ensure it has the same VUSE.  See PR61517 for what could
+        go wrong.  */
+      gsi_move_before (&gsi, &gsi_ins);
+      gsi = gsi_for_stmt (cur_stmt);
+
+      /*  Compute address to load from and cast according to the size
+         of the load.  */
+      addr_expr = build_fold_addr_expr (unshare_expr (src));
+      if (is_gimple_min_invariant (addr_expr))
+       addr_tmp = addr_expr;
+      else
+       {
+         addr_tmp = make_temp_ssa_name (TREE_TYPE (addr_expr), NULL,
+                                        "load_src");
+         addr_stmt = gimple_build_assign (addr_tmp, addr_expr);
+         gsi_insert_before (&gsi, addr_stmt, GSI_SAME_STMT);
+       }
+
+      /* Perform the load.  */
+      aligned_load_type = load_type;
+      if (align < TYPE_ALIGN (load_type))
+       aligned_load_type = build_aligned_type (load_type, align);
+      load_offset_ptr = build_int_cst (n->alias_set, 0);
+      val_expr = fold_build2 (MEM_REF, aligned_load_type, addr_tmp,
+                             load_offset_ptr);
+
+      if (!bswap)
+       {
+         if (n->range == 16)
+           nop_stats.found_16bit++;
+         else if (n->range == 32)
+           nop_stats.found_32bit++;
+         else
+           {
+             gcc_assert (n->range == 64);
+             nop_stats.found_64bit++;
+           }
+
+         /* Convert the result of load if necessary.  */
+         if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), load_type))
+           {
+             val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL,
+                                           "load_dst");
+             load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
+             gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
+             gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
+             gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (&gsi, NOP_EXPR, val_tmp,
+                                               NULL_TREE, NULL_TREE);
+           }
+         else
+           {
+             gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (&gsi, MEM_REF, val_expr,
+                                               NULL_TREE, NULL_TREE);
+             gimple_set_vuse (cur_stmt, n->vuse);
+           }
+         update_stmt (cur_stmt);
+
+         if (dump_file)
+           {
+             fprintf (dump_file,
+                      "%d bit load in target endianness found at: ",
+                      (int)n->range);
+             print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
+           }
+         return true;
+       }
+      else
+       {
+         val_tmp = make_temp_ssa_name (aligned_load_type, NULL, "load_dst");
+         load_stmt = gimple_build_assign (val_tmp, val_expr);
+         gimple_set_vuse (load_stmt, n->vuse);
+         gsi_insert_before (&gsi, load_stmt, GSI_SAME_STMT);
+       }
+      src = val_tmp;
+    }
+
+  if (n->range == 16)
+    bswap_stats.found_16bit++;
+  else if (n->range == 32)
+    bswap_stats.found_32bit++;
+  else
+    {
+      gcc_assert (n->range == 64);
+      bswap_stats.found_64bit++;
+    }
+
+  tmp = src;
+
+  /* Canonical form for 16 bit bswap is a rotate expression.  Only 16bit values
+     are considered as rotation of 2N bit values by N bits is generally not
+     equivalent to a bswap.  Consider for instance 0x01020304 >> 16 which gives
+     0x03040102 while a bswap for that value is 0x04030201.  */
+  if (bswap && n->range == 16)
+    {
+      tree count = build_int_cst (NULL, BITS_PER_UNIT);
+      bswap_type = TREE_TYPE (src);
+      src = fold_build2 (LROTATE_EXPR, bswap_type, src, count);
+      bswap_stmt = gimple_build_assign (NULL, src);
+    }
+  else
+    {
+      /* Convert the src expression if necessary.  */
+      if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tmp), bswap_type))
+       {
+         gimple convert_stmt;
+         tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapsrc");
+         convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, tmp, src,
+                                                      NULL);
+         gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
+       }
+
+      bswap_stmt = gimple_build_call (fndecl, 1, tmp);
+    }
+
+  tmp = tgt;
+
+  /* Convert the result if necessary.  */
+  if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (tgt), bswap_type))
+    {
+      gimple convert_stmt;
+      tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapdst");
+      convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (NOP_EXPR, tgt, tmp, NULL);
+      gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
+    }
+
+  gimple_set_lhs (bswap_stmt, tmp);
+
+  if (dump_file)
+    {
+      fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
+              (int)n->range);
+      print_gimple_stmt (dump_file, cur_stmt, 0, 0);
+    }
+
+  gsi_insert_after (&gsi, bswap_stmt, GSI_SAME_STMT);
+  gsi_remove (&gsi, true);
+  return true;
+}
+
+/* Find manual byte swap implementations as well as load in a given
+   endianness. Byte swaps are turned into a bswap builtin invokation
+   while endian loads are converted to bswap builtin invokation or
+   simple load according to the target endianness.  */
+
+unsigned int
+pass_optimize_bswap::execute (function *fun)
 {
   basic_block bb;
-  bool bswap32_p, bswap64_p;
+  bool bswap16_p, bswap32_p, bswap64_p;
   bool changed = false;
-  tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
+  tree bswap16_type = NULL_TREE, bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
 
   if (BITS_PER_UNIT != 8)
     return 0;
 
-  if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
-    return 0;
-
-  bswap32_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32]
+  bswap16_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP16)
+              && optab_handler (bswap_optab, HImode) != CODE_FOR_nothing);
+  bswap32_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP32)
               && optab_handler (bswap_optab, SImode) != CODE_FOR_nothing);
-  bswap64_p = (built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64]
+  bswap64_p = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
               && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
                   || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
 
-  if (!bswap32_p && !bswap64_p)
-    return 0;
-
   /* Determine the argument type of the builtins.  The code later on
      assumes that the return and argument type are the same.  */
+  if (bswap16_p)
+    {
+      tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP16);
+      bswap16_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
+    }
+
   if (bswap32_p)
     {
-      tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
+      tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
       bswap32_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
     }
 
   if (bswap64_p)
     {
-      tree fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
+      tree fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
       bswap64_type = TREE_VALUE (TYPE_ARG_TYPES (TREE_TYPE (fndecl)));
     }
 
+  memset (&nop_stats, 0, sizeof (nop_stats));
   memset (&bswap_stats, 0, sizeof (bswap_stats));
 
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
 
-      for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
+      /* We do a reverse scan for bswap patterns to make sure we get the
+        widest match. As bswap pattern matching doesn't handle previously
+        inserted smaller bswap replacements as sub-patterns, the wider
+        variant wouldn't be detected.  */
+      for (gsi = gsi_last_bb (bb); !gsi_end_p (gsi);)
         {
-         gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
-         tree bswap_src, bswap_type;
-         tree bswap_tmp;
-         tree fndecl = NULL_TREE;
-         int type_size;
-         gimple call;
-
-         if (!is_gimple_assign (stmt)
-             || gimple_assign_rhs_code (stmt) != BIT_IOR_EXPR)
+         gimple src_stmt, cur_stmt = gsi_stmt (gsi);
+         tree fndecl = NULL_TREE, bswap_type = NULL_TREE, load_type;
+         enum tree_code code;
+         struct symbolic_number n;
+         bool bswap;
+
+         /* This gsi_prev (&gsi) is not part of the for loop because cur_stmt
+            might be moved to a different basic block by bswap_replace and gsi
+            must not points to it if that's the case.  Moving the gsi_prev
+            there make sure that gsi points to the statement previous to
+            cur_stmt while still making sure that all statements are
+            considered in this basic block.  */
+         gsi_prev (&gsi);
+
+         if (!is_gimple_assign (cur_stmt))
            continue;
 
-         type_size = TYPE_PRECISION (gimple_expr_type (stmt));
+         code = gimple_assign_rhs_code (cur_stmt);
+         switch (code)
+           {
+           case LROTATE_EXPR:
+           case RROTATE_EXPR:
+             if (!tree_fits_uhwi_p (gimple_assign_rhs2 (cur_stmt))
+                 || tree_to_uhwi (gimple_assign_rhs2 (cur_stmt))
+                    % BITS_PER_UNIT)
+               continue;
+             /* Fall through.  */
+           case BIT_IOR_EXPR:
+             break;
+           default:
+             continue;
+           }
+
+         src_stmt = find_bswap_or_nop (cur_stmt, &n, &bswap);
 
-         switch (type_size)
+         if (!src_stmt)
+           continue;
+
+         switch (n.range)
            {
+           case 16:
+             /* Already in canonical form, nothing to do.  */
+             if (code == LROTATE_EXPR || code == RROTATE_EXPR)
+               continue;
+             load_type = uint16_type_node;
+             if (bswap16_p)
+               {
+                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP16);
+                 bswap_type = bswap16_type;
+               }
+             break;
            case 32:
+             load_type = uint32_type_node;
              if (bswap32_p)
                {
-                 fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP32];
+                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
                  bswap_type = bswap32_type;
                }
              break;
            case 64:
+             load_type = uint64_type_node;
              if (bswap64_p)
                {
-                 fndecl = built_in_decls[BUILT_IN_BSWAP64];
+                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
                  bswap_type = bswap64_type;
                }
              break;
@@ -1679,134 +2480,123 @@ execute_optimize_bswap (void)
              continue;
            }
 
-         if (!fndecl)
+         if (bswap && !fndecl)
            continue;
 
-         bswap_src = find_bswap (stmt);
+         if (bswap_replace (cur_stmt, src_stmt, fndecl, bswap_type, load_type,
+                            &n, bswap))
+           changed = true;
+       }
+    }
 
-         if (!bswap_src)
-           continue;
+  statistics_counter_event (fun, "16-bit nop implementations found",
+                           nop_stats.found_16bit);
+  statistics_counter_event (fun, "32-bit nop implementations found",
+                           nop_stats.found_32bit);
+  statistics_counter_event (fun, "64-bit nop implementations found",
+                           nop_stats.found_64bit);
+  statistics_counter_event (fun, "16-bit bswap implementations found",
+                           bswap_stats.found_16bit);
+  statistics_counter_event (fun, "32-bit bswap implementations found",
+                           bswap_stats.found_32bit);
+  statistics_counter_event (fun, "64-bit bswap implementations found",
+                           bswap_stats.found_64bit);
 
-         changed = true;
-         if (type_size == 32)
-           bswap_stats.found_32bit++;
-         else
-           bswap_stats.found_64bit++;
+  return (changed ? TODO_update_ssa : 0);
+}
 
-         bswap_tmp = bswap_src;
+} // anon namespace
 
-         /* Convert the src expression if necessary.  */
-         if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
-           {
-             gimple convert_stmt;
+gimple_opt_pass *
+make_pass_optimize_bswap (gcc::context *ctxt)
+{
+  return new pass_optimize_bswap (ctxt);
+}
 
-             bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapsrc");
-             add_referenced_var (bswap_tmp);
-             bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
+/* Return true if stmt is a type conversion operation that can be stripped
+   when used in a widening multiply operation.  */
+static bool
+widening_mult_conversion_strippable_p (tree result_type, gimple stmt)
+{
+  enum tree_code rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
 
-             convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
-                              CONVERT_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
-             gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
-           }
+  if (TREE_CODE (result_type) == INTEGER_TYPE)
+    {
+      tree op_type;
+      tree inner_op_type;
 
-         call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
+      if (!CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code))
+       return false;
 
-         bswap_tmp = gimple_assign_lhs (stmt);
+      op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
 
-         /* Convert the result if necessary.  */
-         if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
-           {
-             gimple convert_stmt;
-
-             bswap_tmp = create_tmp_var (bswap_type, "bswapdst");
-             add_referenced_var (bswap_tmp);
-             bswap_tmp = make_ssa_name (bswap_tmp, NULL);
-             convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops (
-                              CONVERT_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
-             gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
-           }
+      /* If the type of OP has the same precision as the result, then
+        we can strip this conversion.  The multiply operation will be
+        selected to create the correct extension as a by-product.  */
+      if (TYPE_PRECISION (result_type) == TYPE_PRECISION (op_type))
+       return true;
 
-         gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
+      /* We can also strip a conversion if it preserves the signed-ness of
+        the operation and doesn't narrow the range.  */
+      inner_op_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (stmt));
 
-         if (dump_file)
-           {
-             fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
-                      (int)type_size);
-             print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
-           }
+      /* If the inner-most type is unsigned, then we can strip any
+        intermediate widening operation.  If it's signed, then the
+        intermediate widening operation must also be signed.  */
+      if ((TYPE_UNSIGNED (inner_op_type)
+          || TYPE_UNSIGNED (op_type) == TYPE_UNSIGNED (inner_op_type))
+         && TYPE_PRECISION (op_type) > TYPE_PRECISION (inner_op_type))
+       return true;
 
-         gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
-         gsi_remove (&gsi, true);
-       }
+      return false;
     }
 
-  statistics_counter_event (cfun, "32-bit bswap implementations found",
-                           bswap_stats.found_32bit);
-  statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
-                           bswap_stats.found_64bit);
-
-  return (changed ? TODO_dump_func | TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-         | TODO_verify_stmts : 0);
+  return rhs_code == FIXED_CONVERT_EXPR;
 }
 
-static bool
-gate_optimize_bswap (void)
-{
-  return flag_expensive_optimizations && optimize;
-}
-
-struct gimple_opt_pass pass_optimize_bswap =
-{
- {
-  GIMPLE_PASS,
-  "bswap",                             /* name */
-  gate_optimize_bswap,                  /* gate */
-  execute_optimize_bswap,              /* execute */
-  NULL,                                        /* sub */
-  NULL,                                        /* next */
-  0,                                   /* static_pass_number */
-  TV_NONE,                             /* tv_id */
-  PROP_ssa,                            /* properties_required */
-  0,                                   /* properties_provided */
-  0,                                   /* properties_destroyed */
-  0,                                   /* todo_flags_start */
-  0                                     /* todo_flags_finish */
- }
-};
-
-/* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication.
+/* Return true if RHS is a suitable operand for a widening multiplication,
+   assuming a target type of TYPE.
    There are two cases:
 
-     - RHS makes some value twice as wide.  Store that value in *NEW_RHS_OUT
-       if so, and store its type in *TYPE_OUT.
+     - RHS makes some value at least twice as wide.  Store that value
+       in *NEW_RHS_OUT if so, and store its type in *TYPE_OUT.
 
      - RHS is an integer constant.  Store that value in *NEW_RHS_OUT if so,
        but leave *TYPE_OUT untouched.  */
 
 static bool
-is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
+is_widening_mult_rhs_p (tree type, tree rhs, tree *type_out,
+                       tree *new_rhs_out)
 {
   gimple stmt;
-  tree type, type1, rhs1;
-  enum tree_code rhs_code;
+  tree type1, rhs1;
 
   if (TREE_CODE (rhs) == SSA_NAME)
     {
-      type = TREE_TYPE (rhs);
       stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs);
-      if (!is_gimple_assign (stmt))
-       return false;
+      if (is_gimple_assign (stmt))
+       {
+         if (! widening_mult_conversion_strippable_p (type, stmt))
+           rhs1 = rhs;
+         else
+           {
+             rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
 
-      rhs_code = gimple_assign_rhs_code (stmt);
-      if (TREE_CODE (type) == INTEGER_TYPE
-         ? !CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs_code)
-         : rhs_code != FIXED_CONVERT_EXPR)
-       return false;
+             if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
+               {
+                 *new_rhs_out = rhs1;
+                 *type_out = NULL;
+                 return true;
+               }
+           }
+       }
+      else
+       rhs1 = rhs;
 
-      rhs1 = gimple_assign_rhs1 (stmt);
       type1 = TREE_TYPE (rhs1);
+
       if (TREE_CODE (type1) != TREE_CODE (type)
-         || TYPE_PRECISION (type1) * 2 != TYPE_PRECISION (type))
+         || TYPE_PRECISION (type1) * 2 > TYPE_PRECISION (type))
        return false;
 
       *new_rhs_out = rhs1;
@@ -1824,28 +2614,29 @@ is_widening_mult_rhs_p (tree rhs, tree *type_out, tree *new_rhs_out)
   return false;
 }
 
-/* Return true if STMT performs a widening multiplication.  If so,
-   store the unwidened types of the operands in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT
-   respectively.  Also fill *RHS1_OUT and *RHS2_OUT such that converting
-   those operands to types *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT would give the
-   operands of the multiplication.  */
+/* Return true if STMT performs a widening multiplication, assuming the
+   output type is TYPE.  If so, store the unwidened types of the operands
+   in *TYPE1_OUT and *TYPE2_OUT respectively.  Also fill *RHS1_OUT and
+   *RHS2_OUT such that converting those operands to types *TYPE1_OUT
+   and *TYPE2_OUT would give the operands of the multiplication.  */
 
 static bool
 is_widening_mult_p (gimple stmt,
                    tree *type1_out, tree *rhs1_out,
                    tree *type2_out, tree *rhs2_out)
 {
-  tree type;
+  tree type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
 
-  type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (stmt));
   if (TREE_CODE (type) != INTEGER_TYPE
       && TREE_CODE (type) != FIXED_POINT_TYPE)
     return false;
 
-  if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out, rhs1_out))
+  if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs1 (stmt), type1_out,
+                              rhs1_out))
     return false;
 
-  if (!is_widening_mult_rhs_p (gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out, rhs2_out))
+  if (!is_widening_mult_rhs_p (type, gimple_assign_rhs2 (stmt), type2_out,
+                              rhs2_out))
     return false;
 
   if (*type1_out == NULL)
@@ -1862,6 +2653,18 @@ is_widening_mult_p (gimple stmt,
       *type2_out = *type1_out;
     }
 
+  /* Ensure that the larger of the two operands comes first. */
+  if (TYPE_PRECISION (*type1_out) < TYPE_PRECISION (*type2_out))
+    {
+      tree tmp;
+      tmp = *type1_out;
+      *type1_out = *type2_out;
+      *type2_out = tmp;
+      tmp = *rhs1_out;
+      *rhs1_out = *rhs2_out;
+      *rhs2_out = tmp;
+    }
+
   return true;
 }
 
@@ -1870,10 +2673,15 @@ is_widening_mult_p (gimple stmt,
    value is true iff we converted the statement.  */
 
 static bool
-convert_mult_to_widen (gimple stmt)
+convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
 {
   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
   enum insn_code handler;
+  machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  optab op;
+  int actual_precision;
+  location_t loc = gimple_location (stmt);
+  bool from_unsigned1, from_unsigned2;
 
   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
   type = TREE_TYPE (lhs);
@@ -1883,18 +2691,76 @@ convert_mult_to_widen (gimple stmt)
   if (!is_widening_mult_p (stmt, &type1, &rhs1, &type2, &rhs2))
     return false;
 
-  if (TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2))
-    handler = optab_handler (umul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
-  else if (!TYPE_UNSIGNED (type1) && !TYPE_UNSIGNED (type2))
-    handler = optab_handler (smul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
+  to_mode = TYPE_MODE (type);
+  from_mode = TYPE_MODE (type1);
+  from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
+  from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
+
+  if (from_unsigned1 && from_unsigned2)
+    op = umul_widen_optab;
+  else if (!from_unsigned1 && !from_unsigned2)
+    op = smul_widen_optab;
   else
-    handler = optab_handler (usmul_widen_optab, TYPE_MODE (type));
+    op = usmul_widen_optab;
+
+  handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode, from_mode,
+                                                 0, &actual_mode);
 
   if (handler == CODE_FOR_nothing)
-    return false;
+    {
+      if (op != smul_widen_optab)
+       {
+         /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
+            there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
+            types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
+         if ((TYPE_UNSIGNED (type1)
+              && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
+             || (TYPE_UNSIGNED (type2)
+                 && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
+           {
+             from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
+             if (GET_MODE_SIZE (to_mode) <= GET_MODE_SIZE (from_mode))
+               return false;
+           }
+
+         op = smul_widen_optab;
+         handler = find_widening_optab_handler_and_mode (op, to_mode,
+                                                         from_mode, 0,
+                                                         &actual_mode);
 
-  gimple_assign_set_rhs1 (stmt, fold_convert (type1, rhs1));
-  gimple_assign_set_rhs2 (stmt, fold_convert (type2, rhs2));
+         if (handler == CODE_FOR_nothing)
+           return false;
+
+         from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
+       }
+      else
+       return false;
+    }
+
+  /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
+     for the opcode.  This will be the full mode size.  */
+  actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
+  if (2 * actual_precision > TYPE_PRECISION (type))
+    return false;
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
+      || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
+    rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
+                                 build_nonstandard_integer_type
+                                   (actual_precision, from_unsigned1), rhs1);
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
+      || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
+    rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
+                                 build_nonstandard_integer_type
+                                   (actual_precision, from_unsigned2), rhs2);
+
+  /* Handle constants.  */
+  if (TREE_CODE (rhs1) == INTEGER_CST)
+    rhs1 = fold_convert (type1, rhs1);
+  if (TREE_CODE (rhs2) == INTEGER_CST)
+    rhs2 = fold_convert (type2, rhs2);
+
+  gimple_assign_set_rhs1 (stmt, rhs1);
+  gimple_assign_set_rhs2 (stmt, rhs2);
   gimple_assign_set_rhs_code (stmt, WIDEN_MULT_EXPR);
   update_stmt (stmt);
   widen_mul_stats.widen_mults_inserted++;
@@ -1912,11 +2778,17 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
                            enum tree_code code)
 {
   gimple rhs1_stmt = NULL, rhs2_stmt = NULL;
-  tree type, type1, type2;
+  gimple conv1_stmt = NULL, conv2_stmt = NULL, conv_stmt;
+  tree type, type1, type2, optype;
   tree lhs, rhs1, rhs2, mult_rhs1, mult_rhs2, add_rhs;
   enum tree_code rhs1_code = ERROR_MARK, rhs2_code = ERROR_MARK;
   optab this_optab;
   enum tree_code wmult_code;
+  enum insn_code handler;
+  machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  location_t loc = gimple_location (stmt);
+  int actual_precision;
+  bool from_unsigned1, from_unsigned2;
 
   lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
   type = TREE_TYPE (lhs);
@@ -1938,8 +2810,6 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
       if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
        rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
     }
-  else
-    return false;
 
   if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
     {
@@ -1947,57 +2817,163 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
       if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
        rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
     }
-  else
-    return false;
 
-  if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == MULT_EXPR)
+  /* Allow for one conversion statement between the multiply
+     and addition/subtraction statement.  If there are more than
+     one conversions then we assume they would invalidate this
+     transformation.  If that's not the case then they should have
+     been folded before now.  */
+  if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs1_code))
     {
-      if (!is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
-                              &type2, &mult_rhs2))
+      conv1_stmt = rhs1_stmt;
+      rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
+      if (TREE_CODE (rhs1) == SSA_NAME)
+       {
+         rhs1_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs1);
+         if (is_gimple_assign (rhs1_stmt))
+           rhs1_code = gimple_assign_rhs_code (rhs1_stmt);
+       }
+      else
        return false;
-      add_rhs = rhs2;
     }
-  else if (rhs2_code == MULT_EXPR)
+  if (CONVERT_EXPR_CODE_P (rhs2_code))
     {
-      if (!is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
-                              &type2, &mult_rhs2))
+      conv2_stmt = rhs2_stmt;
+      rhs2 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
+      if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
+       {
+         rhs2_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
+         if (is_gimple_assign (rhs2_stmt))
+           rhs2_code = gimple_assign_rhs_code (rhs2_stmt);
+       }
+      else
        return false;
-      add_rhs = rhs1;
     }
-  else if (code == PLUS_EXPR && rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR)
+
+  /* If code is WIDEN_MULT_EXPR then it would seem unnecessary to call
+     is_widening_mult_p, but we still need the rhs returns.
+
+     It might also appear that it would be sufficient to use the existing
+     operands of the widening multiply, but that would limit the choice of
+     multiply-and-accumulate instructions.
+
+     If the widened-multiplication result has more than one uses, it is
+     probably wiser not to do the conversion.  */
+  if (code == PLUS_EXPR
+      && (rhs1_code == MULT_EXPR || rhs1_code == WIDEN_MULT_EXPR))
     {
-      mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs1_stmt);
-      mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs1_stmt);
-      type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
-      type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
+      if (!has_single_use (rhs1)
+         || !is_widening_mult_p (rhs1_stmt, &type1, &mult_rhs1,
+                                 &type2, &mult_rhs2))
+       return false;
       add_rhs = rhs2;
+      conv_stmt = conv1_stmt;
     }
-  else if (rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
+  else if (rhs2_code == MULT_EXPR || rhs2_code == WIDEN_MULT_EXPR)
     {
-      mult_rhs1 = gimple_assign_rhs1 (rhs2_stmt);
-      mult_rhs2 = gimple_assign_rhs2 (rhs2_stmt);
-      type1 = TREE_TYPE (mult_rhs1);
-      type2 = TREE_TYPE (mult_rhs2);
+      if (!has_single_use (rhs2)
+         || !is_widening_mult_p (rhs2_stmt, &type1, &mult_rhs1,
+                                 &type2, &mult_rhs2))
+       return false;
       add_rhs = rhs1;
+      conv_stmt = conv2_stmt;
     }
   else
     return false;
 
-  if (TYPE_UNSIGNED (type1) != TYPE_UNSIGNED (type2))
-    return false;
+  to_mode = TYPE_MODE (type);
+  from_mode = TYPE_MODE (type1);
+  from_unsigned1 = TYPE_UNSIGNED (type1);
+  from_unsigned2 = TYPE_UNSIGNED (type2);
+  optype = type1;
+
+  /* There's no such thing as a mixed sign madd yet, so use a wider mode.  */
+  if (from_unsigned1 != from_unsigned2)
+    {
+      if (!INTEGRAL_TYPE_P (type))
+       return false;
+      /* We can use a signed multiply with unsigned types as long as
+        there is a wider mode to use, or it is the smaller of the two
+        types that is unsigned.  Note that type1 >= type2, always.  */
+      if ((from_unsigned1
+          && TYPE_PRECISION (type1) == GET_MODE_PRECISION (from_mode))
+         || (from_unsigned2
+             && TYPE_PRECISION (type2) == GET_MODE_PRECISION (from_mode)))
+       {
+         from_mode = GET_MODE_WIDER_MODE (from_mode);
+         if (GET_MODE_SIZE (from_mode) >= GET_MODE_SIZE (to_mode))
+           return false;
+       }
+
+      from_unsigned1 = from_unsigned2 = false;
+      optype = build_nonstandard_integer_type (GET_MODE_PRECISION (from_mode),
+                                              false);
+    }
+
+  /* If there was a conversion between the multiply and addition
+     then we need to make sure it fits a multiply-and-accumulate.
+     The should be a single mode change which does not change the
+     value.  */
+  if (conv_stmt)
+    {
+      /* We use the original, unmodified data types for this.  */
+      tree from_type = TREE_TYPE (gimple_assign_rhs1 (conv_stmt));
+      tree to_type = TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (conv_stmt));
+      int data_size = TYPE_PRECISION (type1) + TYPE_PRECISION (type2);
+      bool is_unsigned = TYPE_UNSIGNED (type1) && TYPE_UNSIGNED (type2);
+
+      if (TYPE_PRECISION (from_type) > TYPE_PRECISION (to_type))
+       {
+         /* Conversion is a truncate.  */
+         if (TYPE_PRECISION (to_type) < data_size)
+           return false;
+       }
+      else if (TYPE_PRECISION (from_type) < TYPE_PRECISION (to_type))
+       {
+         /* Conversion is an extend.  Check it's the right sort.  */
+         if (TYPE_UNSIGNED (from_type) != is_unsigned
+             && !(is_unsigned && TYPE_PRECISION (from_type) > data_size))
+           return false;
+       }
+      /* else convert is a no-op for our purposes.  */
+    }
 
   /* Verify that the machine can perform a widening multiply
      accumulate in this mode/signedness combination, otherwise
      this transformation is likely to pessimize code.  */
-  this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, type1, optab_default);
-  if (optab_handler (this_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
-    return false;
+  this_optab = optab_for_tree_code (wmult_code, optype, optab_default);
+  handler = find_widening_optab_handler_and_mode (this_optab, to_mode,
+                                                 from_mode, 0, &actual_mode);
 
-  /* ??? May need some type verification here?  */
+  if (handler == CODE_FOR_nothing)
+    return false;
 
-  gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code,
-                                   fold_convert (type1, mult_rhs1),
-                                   fold_convert (type2, mult_rhs2),
+  /* Ensure that the inputs to the handler are in the correct precison
+     for the opcode.  This will be the full mode size.  */
+  actual_precision = GET_MODE_PRECISION (actual_mode);
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type1)
+      || from_unsigned1 != TYPE_UNSIGNED (type1))
+    mult_rhs1 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
+                                      build_nonstandard_integer_type
+                                        (actual_precision, from_unsigned1),
+                                      mult_rhs1);
+  if (actual_precision != TYPE_PRECISION (type2)
+      || from_unsigned2 != TYPE_UNSIGNED (type2))
+    mult_rhs2 = build_and_insert_cast (gsi, loc,
+                                      build_nonstandard_integer_type
+                                        (actual_precision, from_unsigned2),
+                                      mult_rhs2);
+
+  if (!useless_type_conversion_p (type, TREE_TYPE (add_rhs)))
+    add_rhs = build_and_insert_cast (gsi, loc, type, add_rhs);
+
+  /* Handle constants.  */
+  if (TREE_CODE (mult_rhs1) == INTEGER_CST)
+    mult_rhs1 = fold_convert (type1, mult_rhs1);
+  if (TREE_CODE (mult_rhs2) == INTEGER_CST)
+    mult_rhs2 = fold_convert (type2, mult_rhs2);
+
+  gimple_assign_set_rhs_with_ops_1 (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
                                    add_rhs);
   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
@@ -2032,6 +3008,12 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
   if (optab_handler (fma_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing)
     return false;
 
+  /* If the multiplication has zero uses, it is kept around probably because
+     of -fnon-call-exceptions.  Don't optimize it away in that case,
+     it is DCE job.  */
+  if (has_zero_uses (mul_result))
+    return false;
+
   /* Make sure that the multiplication statement becomes dead after
      the transformation, thus that all uses are transformed to FMAs.
      This means we assume that an FMA operation has the same cost
@@ -2068,7 +3050,7 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
       if (use_code == NEGATE_EXPR)
        {
          ssa_op_iter iter;
-         tree use;
+         use_operand_p usep;
 
          result = gimple_assign_lhs (use_stmt);
 
@@ -2079,8 +3061,8 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
            return false;
 
          /* Make sure the multiplication isn't also used on that stmt.  */
-         FOR_EACH_SSA_TREE_OPERAND (use, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
-           if (use == mul_result)
+         FOR_EACH_PHI_OR_STMT_USE (usep, neguse_stmt, iter, SSA_OP_USE)
+           if (USE_FROM_PTR (usep) == mul_result)
              return false;
 
          /* Re-validate.  */
@@ -2107,6 +3089,28 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
          return false;
        }
 
+      /* If the subtrahend (gimple_assign_rhs2 (use_stmt)) is computed
+        by a MULT_EXPR that we'll visit later, we might be able to
+        get a more profitable match with fnma.
+        OTOH, if we don't, a negate / fma pair has likely lower latency
+        that a mult / subtract pair.  */
+      if (use_code == MINUS_EXPR && !negate_p
+         && gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == result
+         && optab_handler (fms_optab, TYPE_MODE (type)) == CODE_FOR_nothing
+         && optab_handler (fnma_optab, TYPE_MODE (type)) != CODE_FOR_nothing)
+       {
+         tree rhs2 = gimple_assign_rhs2 (use_stmt);
+
+         if (TREE_CODE (rhs2) == SSA_NAME)
+           {
+             gimple stmt2 = SSA_NAME_DEF_STMT (rhs2);
+             if (has_single_use (rhs2)
+                 && is_gimple_assign (stmt2)
+                 && gimple_assign_rhs_code (stmt2) == MULT_EXPR)
+             return false;
+           }
+       }
+
       /* We can't handle a * b + a * b.  */
       if (gimple_assign_rhs1 (use_stmt) == gimple_assign_rhs2 (use_stmt))
        return false;
@@ -2118,7 +3122,7 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
         a*b-c -> fma(a,b,-c): we've exchanged MUL+SUB for FMA+NEG, which
         is still two operations.  Consider -(a*b)-c -> fma(-a,b,-c): we
         still have 3 operations, but in the FMA form the two NEGs are
-        independant and could be run in parallel.  */
+        independent and could be run in parallel.  */
     }
 
   FOR_EACH_IMM_USE_STMT (use_stmt, imm_iter, mul_result)
@@ -2171,10 +3175,10 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
                                           true, NULL_TREE, true,
                                           GSI_SAME_STMT);
 
-      fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops3 (FMA_EXPR,
-                                               gimple_assign_lhs (use_stmt),
-                                               mulop1, op2,
-                                               addop);
+      fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops (FMA_EXPR,
+                                              gimple_assign_lhs (use_stmt),
+                                              mulop1, op2,
+                                              addop);
       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
     }
@@ -2186,15 +3190,47 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
    smaller types, and replace the MULT_EXPR with a WIDEN_MULT_EXPR
    where appropriate.  */
 
-static unsigned int
-execute_optimize_widening_mul (void)
+namespace {
+
+const pass_data pass_data_optimize_widening_mul =
+{
+  GIMPLE_PASS, /* type */
+  "widening_mul", /* name */
+  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
+  TV_NONE, /* tv_id */
+  PROP_ssa, /* properties_required */
+  0, /* properties_provided */
+  0, /* properties_destroyed */
+  0, /* todo_flags_start */
+  TODO_update_ssa, /* todo_flags_finish */
+};
+
+class pass_optimize_widening_mul : public gimple_opt_pass
+{
+public:
+  pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
+    : gimple_opt_pass (pass_data_optimize_widening_mul, ctxt)
+  {}
+
+  /* opt_pass methods: */
+  virtual bool gate (function *)
+    {
+      return flag_expensive_optimizations && optimize;
+    }
+
+  virtual unsigned int execute (function *);
+
+}; // class pass_optimize_widening_mul
+
+unsigned int
+pass_optimize_widening_mul::execute (function *fun)
 {
   basic_block bb;
   bool cfg_changed = false;
 
   memset (&widen_mul_stats, 0, sizeof (widen_mul_stats));
 
-  FOR_EACH_BB (bb)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
 
@@ -2209,7 +3245,7 @@ execute_optimize_widening_mul (void)
              switch (code)
                {
                case MULT_EXPR:
-                 if (!convert_mult_to_widen (stmt)
+                 if (!convert_mult_to_widen (stmt, &gsi)
                      && convert_mult_to_fma (stmt,
                                              gimple_assign_rhs1 (stmt),
                                              gimple_assign_rhs2 (stmt)))
@@ -2249,10 +3285,10 @@ execute_optimize_widening_mul (void)
                                                    gimple_call_arg (stmt, 0)))
                          {
                            unlink_stmt_vdef (stmt);
-                           gsi_remove (&gsi, true);
-                           release_defs (stmt);
-                           if (gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
+                           if (gsi_remove (&gsi, true)
+                               && gimple_purge_dead_eh_edges (bb))
                              cfg_changed = true;
+                           release_defs (stmt);
                            continue;
                          }
                          break;
@@ -2265,40 +3301,20 @@ execute_optimize_widening_mul (void)
        }
     }
 
-  statistics_counter_event (cfun, "widening multiplications inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "widening multiplications inserted",
                            widen_mul_stats.widen_mults_inserted);
-  statistics_counter_event (cfun, "widening maccs inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "widening maccs inserted",
                            widen_mul_stats.maccs_inserted);
-  statistics_counter_event (cfun, "fused multiply-adds inserted",
+  statistics_counter_event (fun, "fused multiply-adds inserted",
                            widen_mul_stats.fmas_inserted);
 
   return cfg_changed ? TODO_cleanup_cfg : 0;
 }
 
-static bool
-gate_optimize_widening_mul (void)
-{
-  return flag_expensive_optimizations && optimize;
-}
+} // anon namespace
 
-struct gimple_opt_pass pass_optimize_widening_mul =
+gimple_opt_pass *
+make_pass_optimize_widening_mul (gcc::context *ctxt)
 {
- {
-  GIMPLE_PASS,
-  "widening_mul",                      /* name */
-  gate_optimize_widening_mul,          /* gate */
-  execute_optimize_widening_mul,       /* execute */
-  NULL,                                        /* sub */
-  NULL,                                        /* next */
-  0,                                   /* static_pass_number */
-  TV_NONE,                             /* tv_id */
-  PROP_ssa,                            /* properties_required */
-  0,                                   /* properties_provided */
-  0,                                   /* properties_destroyed */
-  0,                                   /* todo_flags_start */
-  TODO_verify_ssa
-  | TODO_verify_stmts
-  | TODO_dump_func
-  | TODO_update_ssa                     /* todo_flags_finish */
- }
-};
+  return new pass_optimize_widening_mul (ctxt);
+}