re PR target/65697 (__atomic memory barriers not strong enough for __sync builtins)
[gcc.git] / gcc / tree-ssa-math-opts.c
index 1c89f4519b98ed046fb4f5e0f6db2026d3b88aa6..96361a6f19608796ad84dea9c72338561c36232f 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Global, SSA-based optimizations using mathematical identities.
-   Copyright (C) 2005-2013 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2005-2015 Free Software Foundation, Inc.
 
 This file is part of GCC.
 
@@ -89,15 +89,23 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #include "coretypes.h"
 #include "tm.h"
 #include "flags.h"
+#include "alias.h"
+#include "symtab.h"
 #include "tree.h"
+#include "fold-const.h"
+#include "predict.h"
+#include "hard-reg-set.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"
@@ -106,6 +114,15 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #include "ssa-iterators.h"
 #include "stringpool.h"
 #include "tree-ssanames.h"
+#include "rtl.h"
+#include "insn-config.h"
+#include "expmed.h"
+#include "dojump.h"
+#include "explow.h"
+#include "calls.h"
+#include "emit-rtl.h"
+#include "varasm.h"
+#include "stmt.h"
 #include "expr.h"
 #include "tree-dfa.h"
 #include "tree-ssa.h"
@@ -113,10 +130,13 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #include "alloc-pool.h"
 #include "target.h"
 #include "gimple-pretty-print.h"
+#include "builtins.h"
+#include "params.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
@@ -170,15 +190,15 @@ static struct
 
 static struct
 {
-  /* Number of hand-written 16-bit bswaps found.  */
+  /* Number of hand-written 16-bit nop / bswaps found.  */
   int found_16bit;
 
-  /* Number of hand-written 32-bit bswaps found.  */
+  /* 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
 {
@@ -197,7 +217,7 @@ static struct
 static struct occurrence *occ_head;
 
 /* Allocation pool for getting instances of "struct occurrence".  */
-static alloc_pool occ_pool;
+static pool_allocator<occurrence> *occ_pool;
 
 
 
@@ -208,7 +228,7 @@ occ_new (basic_block bb, struct occurrence *children)
 {
   struct occurrence *occ;
 
-  bb->aux = occ = (struct occurrence *) pool_alloc (occ_pool);
+  bb->aux = occ = occ_pool->allocate ();
   memset (occ, 0, sizeof (struct occurrence));
 
   occ->bb = bb;
@@ -354,7 +374,7 @@ insert_reciprocals (gimple_stmt_iterator *def_gsi, struct occurrence *occ,
                    tree def, tree recip_def, int threshold)
 {
   tree type;
-  gimple new_stmt;
+  gassign *new_stmt;
   gimple_stmt_iterator gsi;
   struct occurrence *occ_child;
 
@@ -365,8 +385,8 @@ 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 = create_tmp_reg (type, "reciptmp");
-      new_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, recip_def,
-                                              build_one_cst (type), def);
+      new_stmt = gimple_build_assign (recip_def, RDIV_EXPR,
+                                     build_one_cst (type), def);
 
       if (occ->bb_has_division)
         {
@@ -436,7 +456,7 @@ free_bb (struct occurrence *occ)
   next = occ->next;
   child = occ->children;
   occ->bb->aux = NULL;
-  pool_free (occ_pool, occ);
+  occ_pool->remove (occ);
 
   /* Now ensure that we don't recurse unless it is necessary.  */
   if (!child)
@@ -504,58 +524,79 @@ 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_for_fn (cfun) / 3 + 1);
+  occ_pool = new pool_allocator<occurrence>
+    ("dominators for recip", 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_FN (bb, cfun)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     gcc_assert (!bb->aux);
 #endif
 
-  for (arg = DECL_ARGUMENTS (cfun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
+  for (arg = DECL_ARGUMENTS (fun->decl); arg; arg = DECL_CHAIN (arg))
     if (FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (arg))
        && is_gimple_reg (arg))
       {
-       tree name = ssa_default_def (cfun, arg);
+       tree name = ssa_default_def (fun, arg);
        if (name)
          execute_cse_reciprocals_1 (NULL, name);
       }
 
-  FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
-      gimple_stmt_iterator gsi;
-      gimple phi;
       tree def;
 
-      for (gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
+      for (gphi_iterator gsi = gsi_start_phis (bb); !gsi_end_p (gsi);
+          gsi_next (&gsi))
        {
-         phi = gsi_stmt (gsi);
+         gphi *phi = gsi.phi ();
          def = PHI_RESULT (phi);
          if (! virtual_operand_p (def)
              && FLOAT_TYPE_P (TREE_TYPE (def)))
            execute_cse_reciprocals_1 (NULL, def);
        }
 
-      for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
+      for (gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);
+          gsi_next (&gsi))
         {
          gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
 
@@ -570,7 +611,8 @@ execute_cse_reciprocals (void)
         continue;
 
       /* Scan for a/func(b) and convert it to reciprocal a*rfunc(b).  */
-      for (gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
+      for (gimple_stmt_iterator gsi = gsi_after_labels (bb); !gsi_end_p (gsi);
+          gsi_next (&gsi))
         {
          gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
          tree fndecl;
@@ -642,48 +684,17 @@ 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);
   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
-  free_alloc_pool (occ_pool);
+  delete occ_pool;
   return 0;
 }
 
-namespace {
-
-const pass_data pass_data_cse_reciprocals =
-{
-  GIMPLE_PASS, /* type */
-  "recip", /* name */
-  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
-  true, /* has_gate */
-  true, /* has_execute */
-  TV_NONE, /* tv_id */
-  PROP_ssa, /* properties_required */
-  0, /* properties_provided */
-  0, /* properties_destroyed */
-  0, /* todo_flags_start */
-  ( TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-    | TODO_verify_stmts ), /* 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: */
-  bool gate () { return gate_cse_reciprocals (); }
-  unsigned int execute () { return execute_cse_reciprocals (); }
-
-}; // class pass_cse_reciprocals
-
 } // anon namespace
 
 gimple_opt_pass *
@@ -735,7 +746,7 @@ 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> stmts = vNULL;
+  auto_vec<gimple> stmts;
   basic_block top_bb = NULL;
   int i;
   bool cfg_changed = false;
@@ -768,10 +779,7 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
     }
 
   if (seen_cos + seen_sin + seen_cexpi <= 1)
-    {
-      stmts.release ();
-      return false;
-    }
+    return false;
 
   /* Simply insert cexpi at the beginning of top_bb but not earlier than
      the name def statement.  */
@@ -830,8 +838,6 @@ execute_cse_sincos_1 (tree name)
          cfg_changed = true;
     }
 
-  stmts.release ();
-
   return cfg_changed;
 }
 
@@ -979,7 +985,7 @@ powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
 {
   tree op0, op1, ssa_target;
   unsigned HOST_WIDE_INT digit;
-  gimple mult_stmt;
+  gassign *mult_stmt;
 
   if (n < POWI_TABLE_SIZE && cache[n])
     return cache[n];
@@ -1004,7 +1010,7 @@ powi_as_mults_1 (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree type,
       op1 = op0;
     }
 
-  mult_stmt = gimple_build_assign_with_ops (MULT_EXPR, ssa_target, op0, op1);
+  mult_stmt = gimple_build_assign (ssa_target, MULT_EXPR, op0, op1);
   gimple_set_location (mult_stmt, loc);
   gsi_insert_before (gsi, mult_stmt, GSI_SAME_STMT);
 
@@ -1019,7 +1025,7 @@ 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);
-  gimple div_stmt;
+  gassign *div_stmt;
   tree target;
 
   if (n == 0)
@@ -1034,9 +1040,8 @@ powi_as_mults (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
 
   /* If the original exponent was negative, reciprocate the result.  */
   target = make_temp_ssa_name (type, NULL, "powmult");
-  div_stmt = gimple_build_assign_with_ops (RDIV_EXPR, target, 
-                                          build_real (type, dconst1),
-                                          result);
+  div_stmt = gimple_build_assign (target, RDIV_EXPR,
+                                 build_real (type, dconst1), result);
   gimple_set_location (div_stmt, loc);
   gsi_insert_before (gsi, div_stmt, GSI_SAME_STMT);
 
@@ -1072,7 +1077,7 @@ static tree
 build_and_insert_call (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
                       tree fn, tree arg)
 {
-  gimple call_stmt;
+  gcall *call_stmt;
   tree ssa_target;
 
   call_stmt = gimple_build_call (fn, 1, arg);
@@ -1095,7 +1100,7 @@ build_and_insert_binop (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
                        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);
+  gassign *stmt = gimple_build_assign (result, code, arg0, arg1);
   gimple_set_location (stmt, loc);
   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
   return result;
@@ -1124,13 +1129,364 @@ 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);
+  tree result = make_ssa_name (type);
+  gassign *stmt = gimple_build_assign (result, NOP_EXPR, val);
   gimple_set_location (stmt, loc);
   gsi_insert_before (gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
   return result;
 }
 
+struct pow_synth_sqrt_info
+{
+  bool *factors;
+  unsigned int deepest;
+  unsigned int num_mults;
+};
+
+/* Return true iff the real value C can be represented as a
+   sum of powers of 0.5 up to N.  That is:
+   C == SUM<i from 1..N> (a[i]*(0.5**i)) where a[i] is either 0 or 1.
+   Record in INFO the various parameters of the synthesis algorithm such
+   as the factors a[i], the maximum 0.5 power and the number of
+   multiplications that will be required.  */
+
+bool
+representable_as_half_series_p (REAL_VALUE_TYPE c, unsigned n,
+                                struct pow_synth_sqrt_info *info)
+{
+  REAL_VALUE_TYPE factor = dconsthalf;
+  REAL_VALUE_TYPE remainder = c;
+
+  info->deepest = 0;
+  info->num_mults = 0;
+  memset (info->factors, 0, n * sizeof (bool));
+
+  for (unsigned i = 0; i < n; i++)
+    {
+      REAL_VALUE_TYPE res;
+
+      /* If something inexact happened bail out now.  */
+      if (REAL_ARITHMETIC (res, MINUS_EXPR, remainder, factor))
+       return false;
+
+      /* We have hit zero.  The number is representable as a sum
+         of powers of 0.5.  */
+      if (REAL_VALUES_EQUAL (res, dconst0))
+       {
+         info->factors[i] = true;
+         info->deepest = i + 1;
+         return true;
+       }
+      else if (!REAL_VALUE_NEGATIVE (res))
+       {
+         remainder = res;
+         info->factors[i] = true;
+         info->num_mults++;
+       }
+      else
+       info->factors[i] = false;
+
+      REAL_ARITHMETIC (factor, MULT_EXPR, factor, dconsthalf);
+    }
+  return false;
+}
+
+/* Return the tree corresponding to FN being applied
+   to ARG N times at GSI and LOC.
+   Look up previous results from CACHE if need be.
+   cache[0] should contain just plain ARG i.e. FN applied to ARG 0 times.  */
+
+static tree
+get_fn_chain (tree arg, unsigned int n, gimple_stmt_iterator *gsi,
+             tree fn, location_t loc, tree *cache)
+{
+  tree res = cache[n];
+  if (!res)
+    {
+      tree prev = get_fn_chain (arg, n - 1, gsi, fn, loc, cache);
+      res = build_and_insert_call (gsi, loc, fn, prev);
+      cache[n] = res;
+    }
+
+  return res;
+}
+
+/* Print to STREAM the repeated application of function FNAME to ARG
+   N times.  So, for FNAME = "foo", ARG = "x", N = 2 it would print:
+   "foo (foo (x))".  */
+
+static void
+print_nested_fn (FILE* stream, const char *fname, const char* arg,
+                unsigned int n)
+{
+  if (n == 0)
+    fprintf (stream, "%s", arg);
+  else
+    {
+      fprintf (stream, "%s (", fname);
+      print_nested_fn (stream, fname, arg, n - 1);
+      fprintf (stream, ")");
+    }
+}
+
+/* Print to STREAM the fractional sequence of sqrt chains
+   applied to ARG, described by INFO.  Used for the dump file.  */
+
+static void
+dump_fractional_sqrt_sequence (FILE *stream, const char *arg,
+                               struct pow_synth_sqrt_info *info)
+{
+  for (unsigned int i = 0; i < info->deepest; i++)
+    {
+      bool is_set = info->factors[i];
+      if (is_set)
+       {
+         print_nested_fn (stream, "sqrt", arg, i + 1);
+         if (i != info->deepest - 1)
+           fprintf (stream, " * ");
+       }
+    }
+}
+
+/* Print to STREAM a representation of raising ARG to an integer
+   power N.  Used for the dump file.  */
+
+static void
+dump_integer_part (FILE *stream, const char* arg, HOST_WIDE_INT n)
+{
+  if (n > 1)
+    fprintf (stream, "powi (%s, " HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC ")", arg, n);
+  else if (n == 1)
+    fprintf (stream, "%s", arg);
+}
+
+/* Attempt to synthesize a POW[F] (ARG0, ARG1) call using chains of
+   square roots.  Place at GSI and LOC.  Limit the maximum depth
+   of the sqrt chains to MAX_DEPTH.  Return the tree holding the
+   result of the expanded sequence or NULL_TREE if the expansion failed.
+
+   This routine assumes that ARG1 is a real number with a fractional part
+   (the integer exponent case will have been handled earlier in
+   gimple_expand_builtin_pow).
+
+   For ARG1 > 0.0:
+   * For ARG1 composed of a whole part WHOLE_PART and a fractional part
+     FRAC_PART i.e. WHOLE_PART == floor (ARG1) and
+                    FRAC_PART == ARG1 - WHOLE_PART:
+     Produce POWI (ARG0, WHOLE_PART) * POW (ARG0, FRAC_PART) where
+     POW (ARG0, FRAC_PART) is expanded as a product of square root chains
+     if it can be expressed as such, that is if FRAC_PART satisfies:
+     FRAC_PART == <SUM from i = 1 until MAX_DEPTH> (a[i] * (0.5**i))
+     where integer a[i] is either 0 or 1.
+
+     Example:
+     POW (x, 3.625) == POWI (x, 3) * POW (x, 0.625)
+       --> POWI (x, 3) * SQRT (x) * SQRT (SQRT (SQRT (x)))
+
+   For ARG1 < 0.0 there are two approaches:
+   * (A) Expand to 1.0 / POW (ARG0, -ARG1) where POW (ARG0, -ARG1)
+         is calculated as above.
+
+     Example:
+     POW (x, -5.625) == 1.0 / POW (x, 5.625)
+       -->  1.0 / (POWI (x, 5) * SQRT (x) * SQRT (SQRT (SQRT (x))))
+
+   * (B) : WHOLE_PART := - ceil (abs (ARG1))
+           FRAC_PART  := ARG1 - WHOLE_PART
+     and expand to POW (x, FRAC_PART) / POWI (x, WHOLE_PART).
+     Example:
+     POW (x, -5.875) == POW (x, 0.125) / POWI (X, 6)
+       --> SQRT (SQRT (SQRT (x))) / (POWI (x, 6))
+
+   For ARG1 < 0.0 we choose between (A) and (B) depending on
+   how many multiplications we'd have to do.
+   So, for the example in (B): POW (x, -5.875), if we were to
+   follow algorithm (A) we would produce:
+   1.0 / POWI (X, 5) * SQRT (X) * SQRT (SQRT (X)) * SQRT (SQRT (SQRT (X)))
+   which contains more multiplications than approach (B).
+
+   Hopefully, this approach will eliminate potentially expensive POW library
+   calls when unsafe floating point math is enabled and allow the compiler to
+   further optimise the multiplies, square roots and divides produced by this
+   function.  */
+
+static tree
+expand_pow_as_sqrts (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
+                    tree arg0, tree arg1, HOST_WIDE_INT max_depth)
+{
+  tree type = TREE_TYPE (arg0);
+  machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
+  tree sqrtfn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_SQRT);
+  bool one_over = true;
+
+  if (!sqrtfn)
+    return NULL_TREE;
+
+  if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
+    return NULL_TREE;
+
+  REAL_VALUE_TYPE exp_init = TREE_REAL_CST (arg1);
+
+  gcc_assert (max_depth > 0);
+  tree *cache = XALLOCAVEC (tree, max_depth + 1);
+
+  struct pow_synth_sqrt_info synth_info;
+  synth_info.factors = XALLOCAVEC (bool, max_depth + 1);
+  synth_info.deepest = 0;
+  synth_info.num_mults = 0;
+
+  bool neg_exp = REAL_VALUE_NEGATIVE (exp_init);
+  REAL_VALUE_TYPE exp = real_value_abs (&exp_init);
+
+  /* The whole and fractional parts of exp.  */
+  REAL_VALUE_TYPE whole_part;
+  REAL_VALUE_TYPE frac_part;
+
+  real_floor (&whole_part, mode, &exp);
+  REAL_ARITHMETIC (frac_part, MINUS_EXPR, exp, whole_part);
+
+
+  REAL_VALUE_TYPE ceil_whole = dconst0;
+  REAL_VALUE_TYPE ceil_fract = dconst0;
+
+  if (neg_exp)
+    {
+      real_ceil (&ceil_whole, mode, &exp);
+      REAL_ARITHMETIC (ceil_fract, MINUS_EXPR, ceil_whole, exp);
+    }
+
+  if (!representable_as_half_series_p (frac_part, max_depth, &synth_info))
+    return NULL_TREE;
+
+  /* Check whether it's more profitable to not use 1.0 / ...  */
+  if (neg_exp)
+    {
+      struct pow_synth_sqrt_info alt_synth_info;
+      alt_synth_info.factors = XALLOCAVEC (bool, max_depth + 1);
+      alt_synth_info.deepest = 0;
+      alt_synth_info.num_mults = 0;
+
+      if (representable_as_half_series_p (ceil_fract, max_depth,
+                                          &alt_synth_info)
+         && alt_synth_info.deepest <= synth_info.deepest
+         && alt_synth_info.num_mults < synth_info.num_mults)
+       {
+         whole_part = ceil_whole;
+         frac_part = ceil_fract;
+         synth_info.deepest = alt_synth_info.deepest;
+         synth_info.num_mults = alt_synth_info.num_mults;
+         memcpy (synth_info.factors, alt_synth_info.factors,
+                 (max_depth + 1) * sizeof (bool));
+         one_over = false;
+       }
+    }
+
+  HOST_WIDE_INT n = real_to_integer (&whole_part);
+  REAL_VALUE_TYPE cint;
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
+
+  if (!real_identical (&whole_part, &cint))
+    return NULL_TREE;
+
+  if (powi_cost (n) + synth_info.num_mults > POWI_MAX_MULTS)
+    return NULL_TREE;
+
+  memset (cache, 0, (max_depth + 1) * sizeof (tree));
+
+  tree integer_res = n == 0 ? build_real (type, dconst1) : arg0;
+
+  /* Calculate the integer part of the exponent.  */
+  if (n > 1)
+    {
+      integer_res = gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
+      if (!integer_res)
+       return NULL_TREE;
+    }
+
+  if (dump_file)
+    {
+      char string[64];
+
+      real_to_decimal (string, &exp_init, sizeof (string), 0, 1);
+      fprintf (dump_file, "synthesizing pow (x, %s) as:\n", string);
+
+      if (neg_exp)
+       {
+         if (one_over)
+           {
+             fprintf (dump_file, "1.0 / (");
+             dump_integer_part (dump_file, "x", n);
+             if (n > 0)
+               fprintf (dump_file, " * ");
+             dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
+             fprintf (dump_file, ")");
+           }
+         else
+           {
+             dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
+             fprintf (dump_file, " / (");
+             dump_integer_part (dump_file, "x", n);
+             fprintf (dump_file, ")");
+           }
+       }
+      else
+       {
+         dump_fractional_sqrt_sequence (dump_file, "x", &synth_info);
+         if (n > 0)
+           fprintf (dump_file, " * ");
+         dump_integer_part (dump_file, "x", n);
+       }
+
+      fprintf (dump_file, "\ndeepest sqrt chain: %d\n", synth_info.deepest);
+    }
+
+
+  tree fract_res = NULL_TREE;
+  cache[0] = arg0;
+
+  /* Calculate the fractional part of the exponent.  */
+  for (unsigned i = 0; i < synth_info.deepest; i++)
+    {
+      if (synth_info.factors[i])
+       {
+         tree sqrt_chain = get_fn_chain (arg0, i + 1, gsi, sqrtfn, loc, cache);
+
+         if (!fract_res)
+             fract_res = sqrt_chain;
+
+         else
+           fract_res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                          fract_res, sqrt_chain);
+       }
+    }
+
+  tree res = NULL_TREE;
+
+  if (neg_exp)
+    {
+      if (one_over)
+       {
+         if (n > 0)
+           res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                          fract_res, integer_res);
+         else
+           res = fract_res;
+
+         res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powrootrecip", RDIV_EXPR,
+                                         build_real (type, dconst1), res);
+       }
+      else
+       {
+         res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", RDIV_EXPR,
+                                        fract_res, integer_res);
+       }
+    }
+  else
+    res = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
+                                  fract_res, integer_res);
+  return res;
+}
+
 /* 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
@@ -1140,13 +1496,17 @@ static tree
 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 c, cint, dconst1_3, dconst1_4, dconst1_6;
   REAL_VALUE_TYPE c2, dconst3;
   HOST_WIDE_INT n;
-  tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, sqrt_sqrt, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
-  enum machine_mode mode;
+  tree type, sqrtfn, cbrtfn, sqrt_arg0, result, cbrt_x, powi_cbrt_x;
+  machine_mode mode;
+  bool speed_p = optimize_bb_for_speed_p (gsi_bb (*gsi));
   bool hw_sqrt_exists, c_is_int, c2_is_int;
 
+  dconst1_4 = dconst1;
+  SET_REAL_EXP (&dconst1_4, REAL_EXP (&dconst1_4) - 2);
+
   /* If the exponent isn't a constant, there's nothing of interest
      to be done.  */
   if (TREE_CODE (arg1) != REAL_CST)
@@ -1156,13 +1516,13 @@ 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 (c_is_int
       && ((n >= -1 && n <= 2)
          || (flag_unsafe_math_optimizations
-             && optimize_insn_for_speed_p ()
+             && speed_p
              && powi_cost (n) <= POWI_MAX_MULTS)))
     return gimple_expand_builtin_powi (gsi, loc, arg0, n);
 
@@ -1179,49 +1539,8 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
       && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
     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,
-     so do this optimization even if -Os.  Don't do this optimization
-     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;
 
-  if (flag_unsafe_math_optimizations
-      && sqrtfn
-      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4)
-      && hw_sqrt_exists)
-    {
-      /* sqrt(x)  */
-      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
-
-      /* sqrt(sqrt(x))  */
-      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);
-  SET_REAL_EXP (&dconst3_4, REAL_EXP (&dconst3_4) - 2);
-
-  if (flag_unsafe_math_optimizations
-      && sqrtfn
-      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
-      && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst3_4)
-      && hw_sqrt_exists)
-    {
-      /* sqrt(x)  */
-      sqrt_arg0 = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, arg0);
-
-      /* sqrt(sqrt(x))  */
-      sqrt_sqrt = build_and_insert_call (gsi, loc, sqrtfn, sqrt_arg0);
-
-      /* sqrt(x) * sqrt(sqrt(x))  */
-      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
      optimizations since 1./3. is not exactly representable.  If x
      is negative and finite, the correct value of pow(x,1./3.) is
@@ -1246,7 +1565,7 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
       && sqrtfn
       && cbrtfn
       && (gimple_val_nonnegative_real_p (arg0) || !HONOR_NANS (mode))
-      && optimize_function_for_speed_p (cfun)
+      && speed_p
       && hw_sqrt_exists
       && REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_6))
     {
@@ -1257,54 +1576,31 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t 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, n < 0 ? -1 : 0, 0);
-  c2_is_int = real_identical (&c2, &cint);
 
+  /* Attempt to expand the POW as a product of square root chains.
+     Expand the 0.25 case even when otpimising for size.  */
   if (flag_unsafe_math_optimizations
       && sqrtfn
-      && c2_is_int
-      && !c_is_int
-      && optimize_function_for_speed_p (cfun))
+      && hw_sqrt_exists
+      && (speed_p || REAL_VALUES_EQUAL (c, dconst1_4))
+      && !HONOR_SIGNED_ZEROS (mode))
     {
-      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);
+      unsigned int max_depth = speed_p
+                               ? PARAM_VALUE (PARAM_MAX_POW_SQRT_DEPTH)
+                               : 2;
 
-      if (absu_hwi (n) == 1)
-       result = sqrt_arg0;
-      else
-       result = build_and_insert_binop (gsi, loc, "powroot", MULT_EXPR,
-                                        sqrt_arg0, powi_x_ndiv2);
+      tree expand_with_sqrts
+       = expand_pow_as_sqrts (gsi, loc, arg0, arg1, max_depth);
 
-      /* 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;
+      if (expand_with_sqrts)
+       return expand_with_sqrts;
     }
 
+  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);
+
   /* Optimize pow(x,c), where 3c = n for some nonzero integer n, into
 
      powi(x, n/3) * powi(cbrt(x), n%3),                    n > 0;
@@ -1314,11 +1610,11 @@ gimple_expand_builtin_pow (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc,
      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, 0, 0);
+  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, n < 0 ? -1 : 0, 0);
+  real_from_integer (&cint, VOIDmode, n, SIGNED);
   real_arithmetic (&c2, RDIV_EXPR, &cint, &dconst3);
   real_convert (&c2, mode, &c2);
 
@@ -1384,7 +1680,7 @@ 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);
-  enum machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
+  machine_mode mode = TYPE_MODE (type);
 
   if (!flag_unsafe_math_optimizations
       || !optimize_bb_for_speed_p (gimple_bb (gsi_stmt (*gsi)))
@@ -1410,8 +1706,42 @@ gimple_expand_builtin_cabs (gimple_stmt_iterator *gsi, location_t loc, tree arg)
    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;
@@ -1419,7 +1749,7 @@ execute_cse_sincos (void)
   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
   memset (&sincos_stats, 0, sizeof (sincos_stats));
 
-  FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
       bool cleanup_eh = false;
@@ -1468,7 +1798,7 @@ execute_cse_sincos (void)
                  if (result)
                    {
                      tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
-                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
                      gimple_set_location (new_stmt, loc);
                      unlink_stmt_vdef (stmt);
                      gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
@@ -1486,7 +1816,7 @@ execute_cse_sincos (void)
                  if (real_minus_onep (arg0))
                    {
                       tree t0, t1, cond, one, minus_one;
-                     gimple stmt;
+                     gassign *stmt;
 
                      t0 = TREE_TYPE (arg0);
                      t1 = TREE_TYPE (arg1);
@@ -1494,17 +1824,14 @@ execute_cse_sincos (void)
                      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));
+                     stmt = gimple_build_assign (cond, BIT_AND_EXPR,
+                                                 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);
+                     stmt = gimple_build_assign (result, COND_EXPR, cond,
+                                                 minus_one, one);
                      gimple_set_location (stmt, loc);
                      gsi_insert_before (&gsi, stmt, GSI_SAME_STMT);
                    }
@@ -1520,7 +1847,7 @@ execute_cse_sincos (void)
                  if (result)
                    {
                      tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
-                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
                      gimple_set_location (new_stmt, loc);
                      unlink_stmt_vdef (stmt);
                      gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
@@ -1538,7 +1865,7 @@ execute_cse_sincos (void)
                  if (result)
                    {
                      tree lhs = gimple_get_lhs (stmt);
-                     gimple new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
+                     gassign *new_stmt = gimple_build_assign (lhs, result);
                      gimple_set_location (new_stmt, loc);
                      unlink_stmt_vdef (stmt);
                      gsi_replace (&gsi, new_stmt, true);
@@ -1556,52 +1883,13 @@ execute_cse_sincos (void)
        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;
-}
-
-namespace {
-
-const pass_data pass_data_cse_sincos =
-{
-  GIMPLE_PASS, /* type */
-  "sincos", /* name */
-  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
-  true, /* has_gate */
-  true, /* has_execute */
-  TV_NONE, /* tv_id */
-  PROP_ssa, /* properties_required */
-  0, /* properties_provided */
-  0, /* properties_destroyed */
-  0, /* todo_flags_start */
-  ( TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-    | TODO_verify_stmts ), /* 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: */
-  bool gate () { return gate_cse_sincos (); }
-  unsigned int execute () { return execute_cse_sincos (); }
-
-}; // class pass_cse_sincos
-
 } // anon namespace
 
 gimple_opt_pass *
@@ -1612,17 +1900,53 @@ make_pass_cse_sincos (gcc::context *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    - byte has the value 0
-   1..size - byte contains the content of the byte
-   number indexed with that value minus one  */
+   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.
+
+   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.  */
@@ -1632,13 +1956,17 @@ 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)
     {
@@ -1646,20 +1974,26 @@ 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 (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;
   return true;
 }
 
@@ -1676,33 +2010,254 @@ 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)
-    return false;
+  if (TYPE_PRECISION (lhs_type) != TYPE_PRECISION (n->type))
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
+/* Initialize the symbolic number N for the bswap pass from the base element
+   SRC manipulated by the bitwise OR expression.  */
+
+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;
+
+  /* Not prepared to handle PDP endian.  */
+  if (BYTES_BIG_ENDIAN != WORDS_BIG_ENDIAN)
+    return false;
+
+  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;
+}
+
+/* Compute the symbolic number N representing the result of a bitwise OR on 2
+   symbolic number N1 and N2 whose source statements are respectively
+   SOURCE_STMT1 and SOURCE_STMT2.  */
+
+static gimple
+perform_symbolic_merge (gimple source_stmt1, struct symbolic_number *n1,
+                       gimple source_stmt2, struct symbolic_number *n2,
+                       struct symbolic_number *n)
+{
+  int i, size;
+  uint64_t mask;
+  gimple source_stmt;
+  struct symbolic_number *n_start;
+
+  /* Sources are different, cancel bswap if they are not memory location with
+     the same base (array, structure, ...).  */
+  if (gimple_assign_rhs1 (source_stmt1) != gimple_assign_rhs1 (source_stmt2))
+    {
+      int64_t inc;
+      HOST_WIDE_INT start_sub, end_sub, end1, end2, end;
+      struct symbolic_number *toinc_n_ptr, *n_end;
+
+      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;
+
+      if (n1->bytepos < n2->bytepos)
+       {
+         n_start = n1;
+         start_sub = n2->bytepos - n1->bytepos;
+         source_stmt = source_stmt1;
+       }
+      else
+       {
+         n_start = n2;
+         start_sub = n1->bytepos - n2->bytepos;
+         source_stmt = source_stmt2;
+       }
+
+      /* Find the highest address at which a load is performed and
+        compute related info.  */
+      end1 = n1->bytepos + (n1->range - 1);
+      end2 = n2->bytepos + (n2->range - 1);
+      if (end1 < end2)
+       {
+         end = end2;
+         end_sub = end2 - end1;
+       }
+      else
+       {
+         end = end1;
+         end_sub = end1 - end2;
+       }
+      n_end = (end2 > end1) ? n2 : n1;
+
+      /* Find symbolic number whose lsb is the most significant.  */
+      if (BYTES_BIG_ENDIAN)
+       toinc_n_ptr = (n_end == n1) ? n2 : n1;
+      else
+       toinc_n_ptr = (n_start == n1) ? n2 : n1;
+
+      n->range = end - n_start->bytepos + 1;
+
+      /* Check that the range of memory covered can be represented by
+        a symbolic number.  */
+      if (n->range > 64 / BITS_PER_MARKER)
+       return NULL;
+
+      /* Reinterpret byte marks in symbolic number holding the value of
+        bigger weight according to target endianness.  */
+      inc = BYTES_BIG_ENDIAN ? end_sub : start_sub;
+      size = TYPE_PRECISION (n1->type) / BITS_PER_UNIT;
+      for (i = 0; i < size; i++, inc <<= BITS_PER_MARKER)
+       {
+         unsigned marker
+           = (toinc_n_ptr->n >> (i * BITS_PER_MARKER)) & MARKER_MASK;
+         if (marker && marker != MARKER_BYTE_UNKNOWN)
+           toinc_n_ptr->n += inc;
+       }
+    }
+  else
+    {
+      n->range = n1->range;
+      n_start = n1;
+      source_stmt = source_stmt1;
+    }
+
+  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 = n_start->vuse;
+  n->base_addr = n_start->base_addr;
+  n->offset = n_start->offset;
+  n->bytepos = n_start->bytepos;
+  n->type = n_start->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;
 
-  return true;
+  return source_stmt;
 }
 
-/* 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.  */
+/* 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 tree
-find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
+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);
@@ -1723,78 +2278,82 @@ 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:
        case RSHIFT_EXPR:
        case LROTATE_EXPR:
        case RROTATE_EXPR:
-         if (!do_shift_rotate (code, n, (int)TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
-           return NULL_TREE;
+         if (!do_shift_rotate (code, n, (int) TREE_INT_CST_LOW (rhs2)))
+           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.  */
@@ -1802,129 +2361,378 @@ find_bswap_1 (gimple stmt, struct symbolic_number *n, int limit)
   if (rhs_class == GIMPLE_BINARY_RHS)
     {
       struct symbolic_number n1, n2;
-      tree source_expr2;
+      gimple source_stmt, 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;
+
+         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;
 
-         n->size = n1.size;
-         n->n = n1.n | n2.n;
+         source_stmt
+           = perform_symbolic_merge (source_stmt1, &n1, source_stmt2, &n2, n);
+
+         if (!source_stmt)
+           return NULL;
 
          if (!verify_symbolic_number_p (n, stmt))
-           return NULL_TREE;
+           return NULL;
 
          break;
        default:
-         return NULL_TREE;
+         return NULL;
        }
-      return source_expr1;
+      return source_stmt;
     }
-  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;
-
-  struct symbolic_number n;
-  tree source_expr;
+/* 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;
+
+  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 three  here in order to also
-     cover signed -> unsigned converions of the src operand as can be seen
+     correlates directly to the number 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_expr =  find_bswap_1 (stmt, &n, limit);
+  source_stmt = find_bswap_or_nop_1 (stmt, n, limit);
 
-  if (!source_expr)
-    return NULL_TREE;
+  if (!source_stmt)
+    return NULL;
 
-  /* Zero out the extra bits of N and CMP.  */
-  if (n.size < (int)sizeof (HOST_WIDEST_INT))
+  /* Find real size of result (highest non-zero byte).  */
+  if (n->base_addr)
     {
-      unsigned HOST_WIDEST_INT mask =
-       ((unsigned HOST_WIDEST_INT)1 << (n.size * BITS_PER_UNIT)) - 1;
+      int rsize;
+      uint64_t tmpn;
 
-      n.n &= mask;
-      cmp >>= (sizeof (HOST_WIDEST_INT) - n.size) * BITS_PER_UNIT;
+      for (tmpn = n->n, rsize = 0; tmpn; tmpn >>= BITS_PER_MARKER, rsize++);
+      n->range = rsize;
     }
 
-  /* 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;
+  /* Zero out the extra bits of N and CMP*.  */
+  if (n->range < (int) sizeof (int64_t))
+    {
+      uint64_t mask;
+
+      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. 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;
+
+  n->range *= BITS_PER_UNIT;
+  return source_stmt;
+}
+
+namespace {
+
+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
 
-  return source_expr;
+/* 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;
+      HOST_WIDE_INT load_offset = 0;
+
+      align = get_object_alignment (src);
+      /* If the new access is smaller than the original one, we need
+        to perform big endian adjustment.  */
+      if (BYTES_BIG_ENDIAN)
+       {
+         HOST_WIDE_INT bitsize, bitpos;
+         machine_mode mode;
+         int unsignedp, volatilep;
+         tree offset;
+
+         get_inner_reference (src, &bitsize, &bitpos, &offset, &mode,
+                              &unsignedp, &volatilep, false);
+         if (n->range < (unsigned HOST_WIDE_INT) bitsize)
+           {
+             load_offset = (bitsize - n->range) / BITS_PER_UNIT;
+             unsigned HOST_WIDE_INT l
+               = (load_offset * BITS_PER_UNIT) & (align - 1);
+             if (l)
+               align = l & -l;
+           }
+       }
+
+      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_mem_ref_addr (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, load_offset);
+      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 (&gsi, NOP_EXPR, val_tmp);
+           }
+         else
+           {
+             gimple_assign_set_rhs_with_ops (&gsi, MEM_REF, val_expr);
+             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;
+
+  /* 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 (tmp, NOP_EXPR, src);
+      gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
+    }
+
+  /* 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 r>> 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);
+      src = fold_build2 (LROTATE_EXPR, bswap_type, tmp, count);
+      bswap_stmt = gimple_build_assign (NULL, src);
+    }
+  else
+    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 (tgt, NOP_EXPR, tmp);
+      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 and turn them into a bswap
-   builtin invokation.  */
+/* 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.  */
 
-static unsigned int
-execute_optimize_bswap (void)
+unsigned int
+pass_optimize_bswap::execute (function *fun)
 {
   basic_block bb;
-  bool bswap16_p, bswap32_p, bswap64_p;
+  bool bswap32_p, bswap64_p;
   bool changed = false;
-  tree bswap16_type = NULL_TREE, bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
+  tree bswap32_type = NULL_TREE, bswap64_type = NULL_TREE;
 
   if (BITS_PER_UNIT != 8)
     return 0;
 
-  if (sizeof (HOST_WIDEST_INT) < 8)
-    return 0;
-
-  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 = (builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_BSWAP64)
               && (optab_handler (bswap_optab, DImode) != CODE_FOR_nothing
                   || (bswap32_p && word_mode == SImode)));
 
-  if (!bswap16_p && !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 = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
@@ -1937,41 +2745,67 @@ execute_optimize_bswap (void)
       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_FN (bb, cfun)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator 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); gsi_prev (&gsi))
+        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);
+
+         if (!src_stmt)
+           continue;
 
-         switch (type_size)
+         switch (n.range)
            {
            case 16:
-             if (bswap16_p)
-               {
-                 fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP16);
-                 bswap_type = bswap16_type;
-               }
+             /* Already in canonical form, nothing to do.  */
+             if (code == LROTATE_EXPR || code == RROTATE_EXPR)
+               continue;
+             load_type = bswap_type = uint16_type_node;
              break;
            case 32:
+             load_type = uint32_type_node;
              if (bswap32_p)
                {
                  fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP32);
@@ -1979,6 +2813,7 @@ execute_optimize_bswap (void)
                }
              break;
            case 64:
+             load_type = uint64_type_node;
              if (bswap64_p)
                {
                  fndecl = builtin_decl_explicit (BUILT_IN_BSWAP64);
@@ -1989,109 +2824,31 @@ execute_optimize_bswap (void)
              continue;
            }
 
-         if (!fndecl)
+         if (bswap && !fndecl && n.range != 16)
            continue;
 
-         bswap_src = find_bswap (stmt);
-
-         if (!bswap_src)
-           continue;
-
-         changed = true;
-         if (type_size == 16)
-           bswap_stats.found_16bit++;
-         else if (type_size == 32)
-           bswap_stats.found_32bit++;
-         else
-           bswap_stats.found_64bit++;
-
-         bswap_tmp = bswap_src;
-
-         /* Convert the src expression if necessary.  */
-         if (!useless_type_conversion_p (TREE_TYPE (bswap_tmp), bswap_type))
-           {
-             gimple convert_stmt;
-             bswap_tmp = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapsrc");
-             convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops
-                               (NOP_EXPR, bswap_tmp, bswap_src, NULL);
-             gsi_insert_before (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
-           }
-
-         call = gimple_build_call (fndecl, 1, bswap_tmp);
-
-         bswap_tmp = 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 = make_temp_ssa_name (bswap_type, NULL, "bswapdst");
-             convert_stmt = gimple_build_assign_with_ops
-                       (NOP_EXPR, gimple_assign_lhs (stmt), bswap_tmp, NULL);
-             gsi_insert_after (&gsi, convert_stmt, GSI_SAME_STMT);
-           }
-
-         gimple_call_set_lhs (call, bswap_tmp);
-
-         if (dump_file)
-           {
-             fprintf (dump_file, "%d bit bswap implementation found at: ",
-                      (int)type_size);
-             print_gimple_stmt (dump_file, stmt, 0, 0);
-           }
-
-         gsi_insert_after (&gsi, call, GSI_SAME_STMT);
-         gsi_remove (&gsi, true);
+         if (bswap_replace (cur_stmt, src_stmt, fndecl, bswap_type, load_type,
+                            &n, bswap))
+           changed = true;
        }
     }
 
-  statistics_counter_event (cfun, "16-bit bswap implementations found",
+  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 (cfun, "32-bit bswap implementations found",
+  statistics_counter_event (fun, "32-bit bswap implementations found",
                            bswap_stats.found_32bit);
-  statistics_counter_event (cfun, "64-bit bswap implementations found",
+  statistics_counter_event (fun, "64-bit bswap implementations found",
                            bswap_stats.found_64bit);
 
-  return (changed ? TODO_update_ssa | TODO_verify_ssa
-         | TODO_verify_stmts : 0);
+  return (changed ? TODO_update_ssa : 0);
 }
 
-static bool
-gate_optimize_bswap (void)
-{
-  return flag_expensive_optimizations && optimize;
-}
-
-namespace {
-
-const pass_data pass_data_optimize_bswap =
-{
-  GIMPLE_PASS, /* type */
-  "bswap", /* name */
-  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
-  true, /* has_gate */
-  true, /* has_execute */
-  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: */
-  bool gate () { return gate_optimize_bswap (); }
-  unsigned int execute () { return execute_optimize_bswap (); }
-
-}; // class pass_optimize_bswap
-
 } // anon namespace
 
 gimple_opt_pass *
@@ -2243,13 +3000,8 @@ is_widening_mult_p (gimple stmt,
   /* 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;
+      std::swap (*type1_out, *type2_out);
+      std::swap (*rhs1_out, *rhs2_out);
     }
 
   return true;
@@ -2264,7 +3016,7 @@ convert_mult_to_widen (gimple stmt, gimple_stmt_iterator *gsi)
 {
   tree lhs, rhs1, rhs2, type, type1, type2;
   enum insn_code handler;
-  enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
   optab op;
   int actual_precision;
   location_t loc = gimple_location (stmt);
@@ -2372,7 +3124,7 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
   optab this_optab;
   enum tree_code wmult_code;
   enum insn_code handler;
-  enum machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
+  machine_mode to_mode, from_mode, actual_mode;
   location_t loc = gimple_location (stmt);
   int actual_precision;
   bool from_unsigned1, from_unsigned2;
@@ -2560,8 +3312,8 @@ convert_plusminus_to_widen (gimple_stmt_iterator *gsi, gimple stmt,
   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);
+  gimple_assign_set_rhs_with_ops (gsi, wmult_code, mult_rhs1, mult_rhs2,
+                                 add_rhs);
   update_stmt (gsi_stmt (*gsi));
   widen_mul_stats.maccs_inserted++;
   return true;
@@ -2576,7 +3328,8 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
 {
   tree mul_result = gimple_get_lhs (mul_stmt);
   tree type = TREE_TYPE (mul_result);
-  gimple use_stmt, neguse_stmt, fma_stmt;
+  gimple use_stmt, neguse_stmt;
+  gassign *fma_stmt;
   use_operand_p use_p;
   imm_use_iterator imm_iter;
 
@@ -2762,10 +3515,8 @@ convert_mult_to_fma (gimple mul_stmt, tree op1, tree op2)
                                           true, NULL_TREE, true,
                                           GSI_SAME_STMT);
 
-      fma_stmt = gimple_build_assign_with_ops (FMA_EXPR,
-                                              gimple_assign_lhs (use_stmt),
-                                              mulop1, op2,
-                                              addop);
+      fma_stmt = gimple_build_assign (gimple_assign_lhs (use_stmt),
+                                     FMA_EXPR, mulop1, op2, addop);
       gsi_replace (&gsi, fma_stmt, true);
       widen_mul_stats.fmas_inserted++;
     }
@@ -2777,15 +3528,47 @@ 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_FN (bb, cfun)
+  FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
     {
       gimple_stmt_iterator gsi;
 
@@ -2856,53 +3639,16 @@ 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;
-}
-
-namespace {
-
-const pass_data pass_data_optimize_widening_mul =
-{
-  GIMPLE_PASS, /* type */
-  "widening_mul", /* name */
-  OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
-  true, /* has_gate */
-  true, /* has_execute */
-  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_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: */
-  bool gate () { return gate_optimize_widening_mul (); }
-  unsigned int execute () { return execute_optimize_widening_mul (); }
-
-}; // class pass_optimize_widening_mul
-
 } // anon namespace
 
 gimple_opt_pass *