]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
scev: maintain affine CHRECs in the presence of type conversions
authorTamar Christina <tamar.christina@arm.com>
Wed, 13 May 2026 11:36:07 +0000 (12:36 +0100)
committerTamar Christina <tamar.christina@arm.com>
Wed, 13 May 2026 11:36:07 +0000 (12:36 +0100)
The example

float *e;
void f (float *f, float *g, char *h, int n,
        int b, int c, int d)
{
  float a = 0;
  for (int i = 0; i < n; ++i) {
    int j = b + i, k = c + i * d;
    float l = g[j], m = h[i] ? g[k] : l;
    a += f[i] * m;
  }
  *e = a;
}

gets vectorized using gathers for the access to g:

.L5:
        ld1b    z4.s, p7/z, [x2, x6]
        cmpne   p6.b, p7/z, z4.b, #0
        ld1w    z2.s, p7/z, [x0, x6, lsl 2]
        add     z7.s, z30.s, z16.s
        add     z6.s, z16.s, z18.s
        add     x6, x6, x7
        ld1w    z5.s, p7/z, [x1, z6.s, sxtw 2]
        ld1w    z3.s, p6/z, [x1, z7.s, sxtw 2]
        incw    z16.s
        sel     z3.s, p6, z3.s, z5.s
        fmla    z17.s, p7/m, z2.s, z3.s
        whilelo p7.s, w6, w3
        b.any   .L5

however the first g is g[b+i] and second is g[c + i*d];

since b is loop invariant the access to g[b+i] is actually linear and since c
is loop invariant, then the base of the second access g[c + i *d] can be
simplified by recognizing the base as g + c.

Today however SCEV fails to analyze these accesses as affine and as a
consequence we end up with gathers:

: missed:  failed: evolution of base is not affine.
        base_address:
        offset from base address:
        constant offset from base address:
        step:
        base alignment: 0
        base misalignment: 0
        offset alignment: 0
        step alignment: 0
        base_object: *_63

Looking at SCEV this is because of an outer cast around the CHREC:

)
(set_scalar_evolution
  instantiated_below = 25
  (scalar = _65)
  (scalar_evolution = (long unsigned int) {b_22(D), +, 1}_2))
)
(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = (long unsigned int) {b_22(D), +, 1}_2)

(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = g_27(D))
  (res = g_27(D)))

  which corresponds to

  j_66 = b_22(D) + i_67;
  _65 = (long unsigned int) j_66;
  _64 = _65 * 4;
  _63 = g_27(D) + _64;
  l_62 = *_63;

and the _64 is deemed to not be affine:

(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = _64)
(analyze_scalar_evolution
  (loop_nb = 2)
  (scalar = _64)
(get_scalar_evolution
  (scalar = _64)
  (scalar_evolution = _64))
)
  (res = scev_not_known))

This patch fixes it by (very carefully) folding a multiply on an unsigned affine
CHREC into the CHREC itself.

which results in

(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = 4)
  (res = 4))
(set_scalar_evolution
  instantiated_below = 25
  (scalar = _64)
  (scalar_evolution = {(long unsigned int) b_22(D) * 4, +, 4}_2))
)
(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = g_27(D))
  (res = g_27(D)))
(instantiate_scev
  (instantiate_below = 25 -> 12)
  (evolution_loop = 2)
  (chrec = {(long unsigned int) b_22(D) * 4, +, 4}_2)
  (res = {(long unsigned int) b_22(D) * 4, +, 4}_2))
(set_scalar_evolution
  instantiated_below = 25
  (scalar = _63)
  (scalar_evolution = {g_27(D) + (long unsigned int) b_22(D) * 4, +, 4}_2))
)

and dataref now correctly analyzes the base

        base_address: g_27(D) + (sizetype) b_22(D) * 4
        offset from base address: 0
        constant offset from base address: 0
        step: 4
        base alignment: 4
        base misalignment: 0
        offset alignment: 128
        step alignment: 4
        base_object: *g_27(D) + (sizetype) b_22(D) * 4
        Access function 0: {0B, +, 4}_2

producing the final codegen:

.L7:
        ld1b    z4.s, p7/z, [x2, x6]
        cmpne   p6.b, p7/z, z4.b, #0
        ld1w    z29.s, p7/z, [x4, x6, lsl 2]
        ld1w    z2.s, p7/z, [x0, x6, lsl 2]
        ld1w    z3.s, p6/z, [x5]
        add     x6, x6, x7
        sel     z3.s, p6, z3.s, z29.s
        add     x5, x5, x1
        fmla    z30.s, p7/m, z2.s, z3.s
        whilelo p7.s, w6, w3
        b.any   .L7
        faddv   s31, p5, z30.s

gcc/ChangeLog:

* tree-chrec.cc (chrec_convert_1): Fold unsigned CHREC converts.

gcc/testsuite/ChangeLog:

* gcc.dg/vect/vect-scev-affine_1.c: New test.

gcc/testsuite/gcc.dg/vect/vect-scev-affine_1.c [new file with mode: 0644]
gcc/tree-chrec.cc

diff --git a/gcc/testsuite/gcc.dg/vect/vect-scev-affine_1.c b/gcc/testsuite/gcc.dg/vect/vect-scev-affine_1.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9290121
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,17 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-require-effective-target vect_float } */
+
+float *e;
+void f (float *f, float *g, char *h, int n,
+        int b, int c, int d)
+{
+  float a = 0;
+  for (int i = 0; i < n; ++i) {
+    int j = b + i, k = c + i * d;
+    float l = g[j], m = h[i] ? g[k] : l;
+    a += f[i] * m;
+  }
+  *e = a;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-not {failed: evolution of base is not affine} "vect" { target aarch64*-*-* } } } */
index 20beaeb09ec0cf1b7ffbcefa55789beded5e3869..bad0396d0407fbf4b036570bca55288d110f8891 100644 (file)
@@ -1598,6 +1598,31 @@ keep_cast:
                                                  CHREC_RIGHT (chrec)));
       res = chrec_convert_1 (type, res, at_stmt, use_overflow_semantics, from);
     }
+  /* Similar perform the trick that (unsigned T)(base + step) can be
+     folded to ((unsigned T)x + (unsigned T)step).  */
+  else if (use_overflow_semantics
+          && TREE_CODE (chrec) == POLYNOMIAL_CHREC
+          && INTEGRAL_TYPE_P (ct)
+          && INTEGRAL_TYPE_P (type)
+          && TYPE_OVERFLOW_UNDEFINED (type)
+          /* Must be unsigned so we don't introduce any UB.  */
+          && TYPE_UNSIGNED (type)
+          /* The outer type must at least as wide than the inner type so we
+                don't truncate when we fold and must the inner CHREC must be
+                non-wrapping so we don't change the behavior when folding to
+                a wider type.  */
+         && TYPE_PRECISION (type) >= TYPE_PRECISION (ct)
+         && (!TYPE_UNSIGNED (ct)
+             || TYPE_PRECISION (type) == TYPE_PRECISION (ct)
+             || nonwrapping_chrec_p (chrec)))
+    {
+      res = build_polynomial_chrec (CHREC_VARIABLE (chrec),
+                                   fold_convert (type,
+                                                 CHREC_LEFT (chrec)),
+                                   fold_convert (type,
+                                                 CHREC_RIGHT (chrec)));
+      res = chrec_convert_1 (type, res, at_stmt, use_overflow_semantics, from);
+    }
   else
     res = fold_convert (type, chrec);