コグノスケ

GCCを調べる - GCC 8.3のfoldingバグ - GCC 9.1との比較

目次: GCC

実はGCC 9.1ではcarg, atan2を並べてもエラーが発生しませんので、バグがどこかで直っています。GCC 9.1と8.3の動作の違いを調べることで、原因と直し方がわかるはずです。

cargの変換

GIMPLEを出力しながらコードを追っていくと、下記の関数でcargがatan2に変換され、その後internal compile errorになるようです。

// gcc/gcc/builtins.c

/* Fold a call to builtin carg(a+bi) -> atan2(b,a).  */

static tree
fold_builtin_carg (location_t loc, tree arg, tree type)
{
  if (validate_arg (arg, COMPLEX_TYPE)
      && TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_TYPE (arg))) == REAL_TYPE)
    {
      tree atan2_fn = mathfn_built_in (type, BUILT_IN_ATAN2);    //★★この関数がNULL以外を返す条件がある

      if (atan2_fn)
        {
  	  tree new_arg = builtin_save_expr (arg);    //★★ここにくるとcarg → atan2に変換される
	  tree r_arg = fold_build1_loc (loc, REALPART_EXPR, type, new_arg);
	  tree i_arg = fold_build1_loc (loc, IMAGPART_EXPR, type, new_arg);
	  return build_call_expr_loc (loc, atan2_fn, 2, i_arg, r_arg);
	}
    }

  return NULL_TREE;
}

関数mathfn_built_in() はbuiltin_info[uns_fncode].implicit_pがセットされていないとNULLを返す仕組みになっています。

// gcc/gcc/builtins.c

/* Like mathfn_built_in_1, but always use the implicit array.  */

tree
mathfn_built_in (tree type, combined_fn fn)
{
  return mathfn_built_in_1 (type, fn, /*implicit=*/ 1);    //★★
}

/* Return mathematic function equivalent to FN but operating directly on TYPE,
   if available.  If IMPLICIT_P is true use the implicit builtin declaration,
   otherwise use the explicit declaration.  If we can't do the conversion,
   return null.  */

static tree
mathfn_built_in_1 (tree type, combined_fn fn, bool implicit_p)
{
  built_in_function fcode2 = mathfn_built_in_2 (type, fn);
  if (fcode2 == END_BUILTINS)
    return NULL_TREE;

  if (implicit_p && !builtin_decl_implicit_p (fcode2))    //★★implicit_pフラグがセットされないと変換されない
    return NULL_TREE;

  return builtin_decl_explicit (fcode2);    //★★指定された数学関数のtreeを返す（今回はatan2f）
}


// gcc/gcc/tree.h

/* Return whether the standard builtin function can be used implicitly.  */

static inline bool
builtin_decl_implicit_p (enum built_in_function fncode)
{
  size_t uns_fncode = (size_t)fncode;

  gcc_checking_assert (BUILTIN_VALID_P (fncode));
  return (builtin_info[uns_fncode].decl != NULL_TREE
	  && builtin_info[uns_fncode].implicit_p);    //★★implicit_pフラグがセットされないと変換されない
}


// gcc/gcc/builtins.c

#define CASE_MATHFN(MATHFN) \
  CASE_CFN_##MATHFN: \
  fcode = BUILT_IN_##MATHFN; fcodef = BUILT_IN_##MATHFN##F ; \
  fcodel = BUILT_IN_##MATHFN##L ; break;


/* Return a function equivalent to FN but operating on floating-point
   values of type TYPE, or END_BUILTINS if no such function exists.
   This is purely an operation on function codes; it does not guarantee
   that the target actually has an implementation of the function.  */

static built_in_function
mathfn_built_in_2 (tree type, combined_fn fn)
{
  tree mtype;

...

  switch (fn)
    {
...
    CASE_MATHFN (ATAN)
    CASE_MATHFN (ATAN2)    //★★ここにヒットしてbreak
    CASE_MATHFN (ATANH)
    CASE_MATHFN (CBRT)
... 

    default:
      return END_BUILTINS;
    }

  mtype = TYPE_MAIN_VARIANT (type);
  if (mtype == double_type_node)
    return fcode;
  else if (mtype == float_type_node)
    return fcodef;    //★★ここにくる、返り値はBUILTIN_ATAN2F
  else if (mtype == long_double_type_node)
    return fcodel;
...
  else if (mtype == float128x_type_node)
    return fcodef128x;
  else
    return END_BUILTINS;
}

しかし、cargf → atan2f変換自体はおかしいことではないはずです。

GCC 9.1との比較

GCC 9.1と動作を比較してみます。

implicit_p

cargf() をatan2f() に変換するfold_builtin_carg() が発動するかしないかを決めるフラグです。具体的にはbuiltin_info[16].implicit_pです。16はBUILT_IN_ATAN2Fの値です。

simplify_builtin_call()

最初に調べたとおりgimpleのvuseのチェックを行う箇所で、SSA_NAME以外だとinternal compile errorになります。

パスの実行順序は早い順にpass_lower_cf (008t.lower), pass_build_ssa (019t.ssa), pass_forwprop (029t.forwprop1) になります。カッコ内はGCC 9.1でdump-tree-allを指定したときのダンプファイルとの対応です。8.3の場合はpass_forwprop (033t.forwprop) になります。

動作の違いはcargf() → atan2f() の変換が行われるパスです。GCC 9.1はpass_lower_cfですが、GCC 8.3はpass_forwpropです。GCC 9.1は序盤のパスでcargf() → atan2f() の変換が行われるため、pass_build_ssaでvuseが適切に書き換えられて救われるようです。

光明が見えてきました。