]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
range-op: Implement floating point multiplication fold_range [PR107569]
authorJakub Jelinek <jakub@redhat.com>
Sat, 12 Nov 2022 08:33:01 +0000 (09:33 +0100)
committerJakub Jelinek <jakub@redhat.com>
Sat, 12 Nov 2022 08:33:01 +0000 (09:33 +0100)
The following patch implements frange multiplication, including the
special case of x * x.  The callers don't tell us that it is x * x,
just that it is either z = x * x or if (x == y) z = x * y;
For irange that makes no difference, but for frange it can mean
x is -0.0 and y is 0.0 if they have the same range that includes both
signed and unsigned zeros, so we need to assume result could be -0.0.

The patch causes one regression:
+FAIL: gcc.dg/fold-overflow-1.c scan-assembler-times 2139095040 2
but that is already tracked in PR107608 and affects not just the newly
added multiplication, but addition and other floating point operations
(and doesn't seem like a ranger bug but dce or whatever else).

2022-11-12  Jakub Jelinek  <jakub@redhat.com>

PR tree-optimization/107569
PR tree-optimization/107591
* range-op.h (range_operator_float::rv_fold): Add relation_kind
argument.
* range-op-float.cc (range_operator_float::fold_range): Name
last argument trio and pass trio.op1_op2 () as last argument to
rv_fold.
(range_operator_float::rv_fold): Add relation_kind argument.
(foperator_plus::rv_fold, foperator_minus::rv_fold): Likewise.
(foperator_mult): New class.
(floating_op_table::floating_op_table): Use foperator_mult for
MULT_EXPR.

gcc/range-op-float.cc
gcc/range-op.h

index 380142b4c14678cfb1e544363440c243a3cc8a5a..8f411b83ad16a645e770905184fc5920f0cf583c 100644 (file)
@@ -51,7 +51,7 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 bool
 range_operator_float::fold_range (frange &r, tree type,
                                  const frange &op1, const frange &op2,
-                                 relation_trio) const
+                                 relation_trio trio) const
 {
   if (empty_range_varying (r, type, op1, op2))
     return true;
@@ -65,7 +65,7 @@ range_operator_float::fold_range (frange &r, tree type,
   bool maybe_nan;
   rv_fold (lb, ub, maybe_nan, type,
           op1.lower_bound (), op1.upper_bound (),
-          op2.lower_bound (), op2.upper_bound ());
+          op2.lower_bound (), op2.upper_bound (), trio.op1_op2 ());
 
   // Handle possible NANs by saturating to the appropriate INF if only
   // one end is a NAN.  If both ends are a NAN, just return a NAN.
@@ -103,8 +103,8 @@ range_operator_float::rv_fold (REAL_VALUE_TYPE &lb,
                               const REAL_VALUE_TYPE &lh_lb ATTRIBUTE_UNUSED,
                               const REAL_VALUE_TYPE &lh_ub ATTRIBUTE_UNUSED,
                               const REAL_VALUE_TYPE &rh_lb ATTRIBUTE_UNUSED,
-                              const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub ATTRIBUTE_UNUSED)
-  const
+                              const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub ATTRIBUTE_UNUSED,
+                              relation_kind) const
 {
   lb = dconstninf;
   ub = dconstinf;
@@ -1868,7 +1868,8 @@ class foperator_plus : public range_operator_float
                const REAL_VALUE_TYPE &lh_lb,
                const REAL_VALUE_TYPE &lh_ub,
                const REAL_VALUE_TYPE &rh_lb,
-               const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub) const final override
+               const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub,
+               relation_kind) const final override
   {
     frange_arithmetic (PLUS_EXPR, type, lb, lh_lb, rh_lb, dconstninf);
     frange_arithmetic (PLUS_EXPR, type, ub, lh_ub, rh_ub, dconstinf);
@@ -1892,7 +1893,8 @@ class foperator_minus : public range_operator_float
                const REAL_VALUE_TYPE &lh_lb,
                const REAL_VALUE_TYPE &lh_ub,
                const REAL_VALUE_TYPE &rh_lb,
-               const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub) const final override
+               const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub,
+               relation_kind) const final override
   {
     frange_arithmetic (MINUS_EXPR, type, lb, lh_lb, rh_ub, dconstninf);
     frange_arithmetic (MINUS_EXPR, type, ub, lh_ub, rh_lb, dconstinf);
@@ -1908,6 +1910,182 @@ class foperator_minus : public range_operator_float
   }
 } fop_minus;
 
+
+class foperator_mult : public range_operator_float
+{
+  void rv_fold (REAL_VALUE_TYPE &lb, REAL_VALUE_TYPE &ub, bool &maybe_nan,
+               tree type,
+               const REAL_VALUE_TYPE &lh_lb,
+               const REAL_VALUE_TYPE &lh_ub,
+               const REAL_VALUE_TYPE &rh_lb,
+               const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub,
+               relation_kind kind) const final override
+  {
+    bool is_square
+      = (kind == VREL_EQ
+        && real_equal (&lh_lb, &rh_lb)
+        && real_equal (&lh_ub, &rh_ub)
+        && real_isneg (&lh_lb) == real_isneg (&rh_lb)
+        && real_isneg (&lh_ub) == real_isneg (&rh_ub));
+
+    maybe_nan = false;
+    // x * x never produces a new NAN and we only multiply the same
+    // values, so the 0 * INF problematic cases never appear there.
+    if (!is_square)
+      {
+       // [+-0, +-0] * [+INF,+INF] (or [-INF,-INF] or swapped is a known NAN.
+       if ((real_iszero (&lh_lb)
+            && real_iszero (&lh_ub)
+            && real_isinf (&rh_lb)
+            && real_isinf (&rh_ub, real_isneg (&rh_lb)))
+           || (real_iszero (&rh_lb)
+               && real_iszero (&rh_ub)
+               && real_isinf (&lh_lb)
+               && real_isinf (&lh_ub, real_isneg (&lh_lb))))
+         {
+           real_nan (&lb, "", 0, TYPE_MODE (type));
+           ub = lb;
+           maybe_nan = true;
+           return;
+         }
+
+       // Otherwise, if one range includes zero and the other ends with +-INF,
+       // it is a maybe NAN.
+       if ((real_compare (LE_EXPR, &lh_lb, &dconst0)
+            && real_compare (GE_EXPR, &lh_ub, &dconst0)
+            && (real_isinf (&rh_lb) || real_isinf (&rh_ub)))
+           || (real_compare (LE_EXPR, &rh_lb, &dconst0)
+               && real_compare (GE_EXPR, &rh_ub, &dconst0)
+               && (real_isinf (&lh_lb) || real_isinf (&lh_ub))))
+         {
+           maybe_nan = true;
+
+           bool must_have_signbit_zero = false;
+           bool must_have_signbit_nonzero = false;
+           if (real_isneg (&lh_lb) == real_isneg (&lh_ub)
+               && real_isneg (&rh_lb) == real_isneg (&rh_ub))
+             {
+               if (real_isneg (&lh_lb) == real_isneg (&rh_ub))
+                 must_have_signbit_zero = true;
+               else
+                 must_have_signbit_nonzero = true;
+             }
+
+           // If one of the ranges that includes INF is singleton
+           // and the other range includes zero, the resulting
+           // range is INF and NAN, because the 0 * INF boundary
+           // case will be NAN, but already nextafter (0, 1) * INF
+           // is INF.
+           if ((real_isinf (&lh_lb)
+                && real_isinf (&lh_ub, real_isneg (&lh_lb)))
+               || (real_isinf (&rh_lb)
+                   && real_isinf (&rh_ub, real_isneg (&rh_lb))))
+             {
+               // If all the boundary signs are the same, [+INF, +INF].
+               if (must_have_signbit_zero)
+                 ub = lb = dconstinf;
+               // If the two multiplicands have always different sign,
+               // [-INF, -INF].
+               else if (must_have_signbit_nonzero)
+                 ub = lb = dconstninf;
+               // Otherwise -> [-INF, +INF] (-INF or +INF).
+               else
+                 {
+                   lb = dconstninf;
+                   ub = dconstinf;
+                 }
+               return;
+             }
+
+           // If one of the multiplicands must be zero, the resulting
+           // range is +-0 and NAN.
+           if ((real_iszero (&lh_lb) && real_iszero (&lh_ub))
+               || (real_iszero (&rh_lb) && real_iszero (&rh_ub)))
+             {
+               ub = lb = dconst0;
+               // If all the boundary signs are the same, [+0.0, +0.0].
+               if (must_have_signbit_zero)
+                 ;
+               // If divisor and dividend must have different signs,
+               // [-0.0, -0.0].
+               else if (must_have_signbit_nonzero)
+                 ub = lb = real_value_negate (&dconst0);
+               // Otherwise -> [-0.0, +0.0].
+               else
+                 lb = real_value_negate (&dconst0);
+               return;
+             }
+
+           // Otherwise one of the multiplicands could be
+           // [0.0, nextafter (0.0, 1.0)] and the [DBL_MAX, INF]
+           // or similarly with different signs.  0.0 * DBL_MAX
+           // is still 0.0, nextafter (0.0, 1.0) * INF is still INF,
+           // so if the signs are always the same or always different,
+           // result is [+0.0, +INF] or [-INF, -0.0], otherwise VARYING.
+           if (must_have_signbit_zero)
+             {
+               lb = dconst0;
+               ub = dconstinf;
+             }
+           else if (must_have_signbit_nonzero)
+             {
+               lb = dconstninf;
+               ub = real_value_negate (&dconst0);
+             }
+           else
+             {
+               lb = dconstninf;
+               ub = dconstinf;
+             }
+           return;
+         }
+      }
+
+    REAL_VALUE_TYPE cp[8];
+    // Do a cross-product.
+    frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[0], lh_lb, rh_lb, dconstninf);
+    frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[4], lh_lb, rh_lb, dconstinf);
+    if (is_square)
+      {
+       // For x * x we can just do max (lh_lb * lh_lb, lh_ub * lh_ub)
+       // as maximum and -0.0 as minimum if 0.0 is in the range,
+       // otherwise min (lh_lb * lh_lb, lh_ub * lh_ub).
+       // -0.0 rather than 0.0 because VREL_EQ doesn't prove that
+       // x and y are bitwise equal, just that they compare equal.
+       if (real_compare (LE_EXPR, &lh_lb, &dconst0)
+           && real_compare (GE_EXPR, &lh_ub, &dconst0))
+         cp[1] = real_value_negate (&dconst0);
+       else
+         cp[1] = cp[0];
+       cp[2] = cp[0];
+       cp[5] = cp[4];
+       cp[6] = cp[4];
+      }
+    else
+      {
+       frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[1], lh_lb, rh_ub, dconstninf);
+       frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[5], lh_lb, rh_ub, dconstinf);
+       frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[2], lh_ub, rh_lb, dconstninf);
+       frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[6], lh_ub, rh_lb, dconstinf);
+      }
+    frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[3], lh_ub, rh_ub, dconstninf);
+    frange_arithmetic (MULT_EXPR, type, cp[7], lh_ub, rh_ub, dconstinf);
+
+    for (int i = 1; i < 4; ++i)
+      {
+       if (real_less (&cp[i], &cp[0])
+           || (real_iszero (&cp[0]) && real_isnegzero (&cp[i])))
+         std::swap (cp[i], cp[0]);
+       if (real_less (&cp[4], &cp[i + 4])
+           || (real_isnegzero (&cp[4]) && real_iszero (&cp[i + 4])))
+         std::swap (cp[i + 4], cp[4]);
+      }
+    lb = cp[0];
+    ub = cp[4];
+
+  }
+} fop_mult;
+
 // Instantiate a range_op_table for floating point operations.
 static floating_op_table global_floating_table;
 
@@ -1942,6 +2120,7 @@ floating_op_table::floating_op_table ()
   set (NEGATE_EXPR, fop_negate);
   set (PLUS_EXPR, fop_plus);
   set (MINUS_EXPR, fop_minus);
+  set (MULT_EXPR, fop_mult);
 }
 
 // Return a pointer to the range_operator_float instance, if there is
index c999b456f62e6d167d6e3a686376157eac6ba8d5..da85b5b8e43766b4978551ada0058eea30c19c15 100644 (file)
@@ -128,7 +128,8 @@ public:
                        const REAL_VALUE_TYPE &lh_lb,
                        const REAL_VALUE_TYPE &lh_ub,
                        const REAL_VALUE_TYPE &rh_lb,
-                       const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub) const;
+                       const REAL_VALUE_TYPE &rh_ub,
+                       relation_kind) const;
   // Unary operations have the range of the LHS as op2.
   virtual bool fold_range (irange &r, tree type,
                           const frange &lh,