On Fri, 2016-09-16 at 15:25 -0700, Jason Ekstrand wrote:
> > On Thu, Sep 15, 2016 at 12:03 AM, Timothy Arceri <timothy.arceri@coll
abora.com> wrote:
> > > > From: Thomas Helland <thomashellan...@gmail.com>
> > 
> > 
> > This pass detects induction variables and calculates the
> > 
> > trip count of loops to be used for loop unrolling.
> > 
> > 
> > 
> > I've removed support for float induction values for now, for the
> > 
> > simple reason that they don't appear in my shader-db collection,
> > 
> > and so I don't see it as common enough that we want to pollute the
> > 
> > pass with this in the initial version.
> > 
> > 
> > 
> > V2: Rebase, adapt to removal of function overloads
> > 
> > 
> > 
> > V3: (Timothy Arceri)
> > 
> > > >  - don't try to find trip count if loop terminator conditional is a
phi
> > 
> >  - fix trip count for do-while loops
> > 
> >  - replace conditional type != alu assert with return
> > 
> >  - disable unrolling of loops with continues
> > 
> > > >  - multiple fixes to memory allocation, stop leaking and don't
destroy
> > 
> >    structs we want to use for unrolling.
> > 
> > > >  - fix iteration count bugs when induction var not on RHS of
condition
> > 
> >  - add FIXME for && conditions
> > 
> >  - calculate trip count for unsigned induction/limit vars
> > 
> > 
> > 
> > V4:
> > 
> > - count instructions in a loop
> > 
> > > > - set the limiting_terminator even if we can't find the trip count
for
> > 
> > > >  all terminators. This is needed for complex unrolling where we
handle
> > 
> >  2 terminators and the trip count is unknown for one of them.
> > 
> > - restruct structs so we don't keep information not required after
> > 
> >  analysis and remove dead fields.
> > 
> > > > - force unrolling in some cases as per the rules in the GLSL IR
pass
> > 
> > ---
> > 
> >  src/compiler/Makefile.sources       |    2 +
> > 
> >  src/compiler/nir/nir.h              |   36 +-
> > 
> > > >  src/compiler/nir/nir_loop_analyze.c | 1012
+++++++++++++++++++++++++++++++++++
> > 
> >  src/compiler/nir/nir_metadata.c     |    8 +-
> > 
> >  4 files changed, 1056 insertions(+), 2 deletions(-)
> > 
> >  create mode 100644 src/compiler/nir/nir_loop_analyze.c
> > 
> > 
> > 
> > > > diff --git a/src/compiler/Makefile.sources
b/src/compiler/Makefile.sources
> > 
> > index f5b4f9c..7ed26a9 100644
> > 
> > --- a/src/compiler/Makefile.sources
> > 
> > +++ b/src/compiler/Makefile.sources
> > 
> > @@ -190,6 +190,8 @@ NIR_FILES = \
> > 
> >         nir/nir_intrinsics.c \
> > 
> >         nir/nir_intrinsics.h \
> > 
> >         nir/nir_liveness.c \
> > 
> > +       nir/nir_loop_analyze.c \
> > 
> > +       nir/nir_loop_analyze.h \
> > 
> >         nir/nir_lower_alu_to_scalar.c \
> > 
> >         nir/nir_lower_atomics.c \
> > 
> >         nir/nir_lower_bitmap.c \
> > 
> > diff --git a/src/compiler/nir/nir.h b/src/compiler/nir/nir.h
> > 
> > index ff7c422..49e8cd8 100644
> > 
> > --- a/src/compiler/nir/nir.h
> > 
> > +++ b/src/compiler/nir/nir.h
> > 
> > @@ -1549,9 +1549,36 @@ nir_if_last_else_node(nir_if *if_stmt)
> > 
> >  }
> > 
> > 
> > 
> >  typedef struct {
> > 
> > +   nir_if *nif;
> > 
> > +
> > 
> > +   nir_instr *conditional_instr;
> > 
> > +
> > 
> > +   struct list_head loop_terminator_link;
> > 
> > +} nir_loop_terminator;
> > 
> > +
> > 
> > +typedef struct {
> > 
> > +   /* Number of instructions in the loop */
> > 
> > +   unsigned num_instructions;
> > 
> > +
> > 
> > +   /* How many times the loop is run (if known) */
> > 
> > +   unsigned trip_count;
> > 
> > +   bool is_trip_count_known;
> > We could use 0 or -1 to indicate "I don't know trip count" instead of
an extra boolean.  Not sure that it matters much.
>  
> > +
> > 
> > +   /* Unroll the loop regardless of its size */
> > 
> > +   bool force_unroll;
> > It seems a bit odd to have this decide to force-unroll.  This is an
analysis pass, not a "make decisions" pass.
> 
> 
> 
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+

+   nir_loop_terminator *limiting_terminator;

+

+   /* A list of loop_terminators terminating this loop. */

+   struct list_head loop_terminator_list;

+} nir_loop_info;

+

+typedef struct {

    nir_cf_node cf_node;



    struct exec_list body; /** < list of nir_cf_node */

+

+   nir_loop_info *info;

 } nir_loop;



 static inline nir_cf_node *

@@ -1576,6 +1603,7 @@ typedef enum {

    nir_metadata_dominance = 0x2,

    nir_metadata_live_ssa_defs = 0x4,

    nir_metadata_not_properly_reset = 0x8,

+   nir_metadata_loop_analysis = 0x16,

 } nir_metadata;



 typedef struct {

@@ -1758,6 +1786,8 @@ typedef struct nir_shader_compiler_options {

     * information must be inferred from the list of input nir_variables.

     */

    bool use_interpolated_input_intrinsics;

+

+   unsigned max_unroll_iterations;

 } nir_shader_compiler_options;



 typedef struct nir_shader_info {

@@ -1962,7 +1992,7 @@ nir_loop *nir_loop_create(nir_shader *shader);

 nir_function_impl *nir_cf_node_get_function(nir_cf_node *node);



 /** requests that the given pieces of metadata be generated */

-void nir_metadata_require(nir_function_impl *impl, nir_metadata required);

+void nir_metadata_require(nir_function_impl *impl, nir_metadata required, ...);

 /** dirties all but the preserved metadata */

 void nir_metadata_preserve(nir_function_impl *impl, nir_metadata preserved);



@@ -2559,6 +2589,10 @@ void nir_lower_double_pack(nir_shader *shader);

 bool nir_normalize_cubemap_coords(nir_shader *shader);



 void nir_live_ssa_defs_impl(nir_function_impl *impl);

+

+void nir_loop_analyze_impl(nir_function_impl *impl,

+                           nir_variable_mode indirect_mask);

+

 bool nir_ssa_defs_interfere(nir_ssa_def *a, nir_ssa_def *b);



 void nir_convert_to_ssa_impl(nir_function_impl *impl);

diff --git a/src/compiler/nir/nir_loop_analyze.c 
b/src/compiler/nir/nir_loop_analyze.c

new file mode 100644

index 0000000..6bea9e5

--- /dev/null

+++ b/src/compiler/nir/nir_loop_analyze.c

@@ -0,0 +1,1012 @@

+/*

+ * Copyright © 2015 Thomas Helland

+ *

+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a

+ * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),

+ * to deal in the Software without restriction, including without limitation

+ * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,

+ * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the

+ * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:

+ *

+ * The above copyright notice and this permission notice (including the next

+ * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the

+ * Software.

+ *

+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR

+ * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,

+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL

+ * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER

+ * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING

+ * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS

+ * IN THE SOFTWARE.

+ */

+

+#include "nir.h"

+

+typedef enum {

+   undefined,

+   invariant,

+   basic_induction

+} nir_loop_variable_type;

+

+typedef struct {

+   /* The ssa_def associated with this info */

+   nir_ssa_def *def;

+

+   /* The type of this ssa_def */

+   nir_loop_variable_type type;

+

+   /* If the ssa-def is constant */

+   bool is_constant;

+

+   bool in_conditional_block;

+

+   bool in_nested_loop;

+} nir_loop_variable;

+

+typedef struct {

+   nir_op alu_op;                           /* The type of alu-operation    */

+   nir_loop_variable *alu_def;              /* The def of the alu-operation */

+   nir_loop_variable *invariant;            /* The invariant alu-operand    */

+   nir_loop_variable *phi;                  /* The other alu-operand        */

+   nir_loop_variable *def_outside_loop;     /* The phi-src outside the loop */

+} nir_basic_induction_var;

+

+typedef struct {

+   /* A link for the work list */

+   struct list_head process_link;

+

+   bool in_loop;

+

+   nir_loop_variable *nir_loop_var;

+} loop_variable;

+

+typedef struct {

+   bool contains_break;

+   bool contains_continue;

+} loop_jumps;

+

+typedef struct {

+   /* The loop we store information for */

+   nir_loop *loop;

+

+   /* Loop_variable for all ssa_defs in function */

+   loop_variable *loop_vars;

+

+   /* Loop_variable for all ssa_defs in function */

+   nir_loop_variable *nir_loop_vars;
> 
> Why are these two separate things?  You have two arrays both indexed by 
> nir_ssa_def::index and both called loop_vars and one has a pointer to the 
> other.  Can we just make 1 array?

No really sure. There is other stuff I've removed from this pass Thomas
may have had other ideas for this or just never cleaned it up. Will see
if I can combine them.

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+

+   /* A list of the loop_vars to analyze */

+   struct list_head process_list;

+

+   nir_loop_info *info;

+

+   nir_variable_mode indirect_mask;

+

+   struct hash_table *var_to_basic_ind;
> 
> Also, this seems like an unneeded level of indirection.  Just put a pointer 
> in loop_variable that points to the induction var struct.

Sure.

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+} loop_info_state;

+

+static loop_variable *

+get_loop_var(nir_ssa_def *value, loop_info_state *state)

+{

+   return &(state->loop_vars[value->index]);

+}

+

+static nir_loop_variable *

+get_nir_loop_var(nir_ssa_def *value, loop_info_state *state)

+{

+   return &(state->nir_loop_vars[value->index]);

+}

+

+typedef struct {

+   loop_info_state *state;

+   bool mark_nested;

+   bool mark_in_conditional;

+} init_loop_state;

+

+static bool

+init_loop_def(nir_ssa_def *def, void *void_init_loop_state)

+{

+   init_loop_state *loop_init_state = void_init_loop_state;

+   loop_variable *var = get_loop_var(def, loop_init_state->state);

+

+   /* Add to the tail of the list. That way we start at the beginning of the

+    * defs in the loop instead of the end when walking the list. This means

+    * less recursive calls. Only add defs that are not in nested loops or

+    * conditional blocks.

+    */

+   if (!(loop_init_state->mark_in_conditional ||

+         loop_init_state->mark_nested))

+      LIST_ADDTAIL(&(var->process_link),

+                   &(loop_init_state->state->process_list));
> 
> I have a mild preference for the lower-case variants.  As I recall, they are 
> more for legacy.
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+

+   if (loop_init_state->mark_in_conditional)

+      var->nir_loop_var->in_conditional_block = true;

+

+   if (loop_init_state->mark_nested)

+      var->nir_loop_var->in_nested_loop = true;

+

+   var->in_loop = true;

+

+   return true;

+}

+

+static bool

+init_loop_block(nir_block *block, void *void_init_loop_state)
> 
> Can we make this function take the actual parameters and limit 
> init_loop_state to being the thing we use for init_loop_def.  Passing piles 
> of pointers through made sense when Thomas originally wrote it but now that 
> we have better loop iteration macros, we can just pass arguments.

Sure.

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+{

+   init_loop_state *loop_init_state = void_init_loop_state;

+

+   nir_foreach_instr(instr, block)

+      nir_foreach_ssa_def(instr, init_loop_def, loop_init_state);

+

+   return true;

+}

+

+static inline bool

+is_var_alu(loop_variable *var)

+{

+   return (var->nir_loop_var->def->parent_instr->type == nir_instr_type_alu);

+}

+

+static inline bool

+is_var_phi(loop_variable *var)

+{

+   return (var->nir_loop_var->def->parent_instr->type == nir_instr_type_phi);

+}

+

+static inline bool

+is_ssa_def_invariant(nir_ssa_def *def, loop_info_state *state)

+{

+   loop_variable *var = get_loop_var(def, state);

+

+   if (var->nir_loop_var->type == invariant)

+      return true;

+

+   if (!var->in_loop) {

+      var->nir_loop_var->type = invariant;

+      return true;

+   }

+

+   if (var->nir_loop_var->type == basic_induction)

+      return false;

+

+   if (is_var_alu(var)) {

+      nir_alu_instr *alu = nir_instr_as_alu(def->parent_instr);

+

+      for (unsigned i = 0; i < nir_op_infos[alu->op].num_inputs; i++) {

+         if (!is_ssa_def_invariant(alu->src[i].src.ssa, state))

+            return false;

+      }

+      var->nir_loop_var->type = invariant;

+      return true;

+   }

+

+   /* Phis shouldn't be invariant except if one operand is invariant, and the

+    * other is the phi itself. These should be removed by opt_remove_phis.

+    * load_consts are already set to invariant and constant during init,

+    * and so should return earlier. Remaining op_codes are set undefined.

+    */

+   var->nir_loop_var->type = undefined;

+   return false;

+}

+

+static void

+compute_invariance_information(loop_info_state *state)

+{

+   /* An expression is invariant in a loop L if:

+    *  (base cases)

+    *    – it’s a constant

+    *    – it’s a variable use, all of whose single defs are outside of L

+    *  (inductive cases)

+    *    – it’s a pure computation all of whose args are loop invariant

+    *    – it’s a variable use whose single reaching def, and the

+    *      rhs of that def is loop-invariant

+    */

+   bool changes;

+

+   do {

+      changes = false;

+      list_for_each_entry_safe(loop_variable, var,

+                               &state->process_list, process_link) {

+

+         if (var->nir_loop_var->in_conditional_block ||

+             var->nir_loop_var->in_nested_loop) {

+            LIST_DEL(&var->process_link);

+            continue;

+         }

+

+         if (is_ssa_def_invariant(var->nir_loop_var->def, state)) {

+            LIST_DEL(&var->process_link);

+            changes = true;

+         }

+      }

+   } while (changes);

+}

+

+static inline bool

+is_var_basic_induction_var(loop_variable *var, loop_info_state *state)

+{

+   if (var->nir_loop_var->type == basic_induction)

+      return true;

+

+   /* We are only interested in checking phi's for the basic induction

+    * variable case as its simple to detect. All basic induction variables

+    * have a phi node

+    */

+   if (!is_var_phi(var))

+      return false;

+

+   nir_phi_instr *phi = nir_instr_as_phi(var->nir_loop_var->def->parent_instr);

+

+   nir_basic_induction_var *biv = rzalloc(state, nir_basic_induction_var);

+   biv->phi = var->nir_loop_var;

+

+   nir_foreach_phi_src(src, phi) {

+      loop_variable *src_var = get_loop_var(src->src.ssa, state);

+

+      /* If one of the sources is in a conditional or nested block then panic.

+       */

+      if (src_var->nir_loop_var->in_conditional_block ||

+          src_var->nir_loop_var->in_nested_loop)

+         break;

+

+      if (!src_var->in_loop)

+         biv->def_outside_loop = src_var->nir_loop_var;
> 
> Could we assert biv->def_outside_loop == NULL
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+

+      if (src_var->in_loop && is_var_alu(src_var)) {

+          nir_alu_instr *alu =

+             nir_instr_as_alu(src_var->nir_loop_var->def->parent_instr);

+

+         switch (alu->op) {

+         case nir_op_fadd:    case nir_op_iadd:    case nir_op_uadd_carry:

+         case nir_op_fsub:    case nir_op_isub:    case nir_op_usub_borrow:

+         case nir_op_fmul:    case nir_op_imul:    case nir_op_umul_high:

+         case nir_op_fdiv:    case nir_op_idiv:    case nir_op_udiv: 
> 
> Is there a reason why this is an explicit list and not simply 
> "nir_op_infos[alu->op].num_inputs == 2"?

No sure. This is just they way Thomas did it. If that makes sense also
I'll make the change.

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+

+            biv->alu_def = src_var->nir_loop_var;

+

+            for (unsigned i = 0; i < 2; i++) {

+               /* Is one of the operands invariant, and the other the phi */

+               if (is_ssa_def_invariant(alu->src[i].src.ssa, state) &&

+                   alu->src[1-i].src.ssa->index == phi->dest.ssa.index)

+                  biv->invariant = get_nir_loop_var(alu->src[i].src.ssa,

+                                                    state);

+            }

+

+            biv->alu_op = alu->op;

+            break;

+         default:

+            break;

+         }

+      }

+   }

+

+   if (biv->alu_def && biv->def_outside_loop && biv->invariant && biv->phi) {

+      biv->alu_def->type = basic_induction;

+      biv->phi->type = basic_induction;

+      _mesa_hash_table_insert(state->var_to_basic_ind, biv->alu_def, biv);

+      _mesa_hash_table_insert(state->var_to_basic_ind, biv->phi, biv);

+      return true;

+   }

+

+   /* The requirements for a basic induction variable are not fulfilled */

+   ralloc_free(biv);

+   return false;

+}

+

+static bool

+compute_induction_information(loop_info_state *state)

+{

+   bool changes;

+   bool found_induction_var = false;

+

+   do {

+      changes = false;

+      list_for_each_entry_safe(loop_variable, var,

+                               &state->process_list, process_link) {

+

+         /* It can't be an induction variable if it is invariant. We don't

+          * want to deal with things in nested loops or conditionals.

+          */

+         if (var->nir_loop_var->type == invariant ||

+             var->nir_loop_var->in_conditional_block ||

+             var->nir_loop_var->in_nested_loop) {

+            LIST_DEL(&(var->process_link));

+            continue;

+         }

+

+         if (is_var_basic_induction_var(var, state)) {

+            /* If a phi is marked basic_ind we also mark the alu_def basic_ind

+             * at the same time. It will then be detected as basic_ind here,

+             * on the second passing, and be removed from the list.

+             */

+            LIST_DEL(&(var->process_link));

+            changes = true;

+            found_induction_var = true;

+         }

+      }

+   } while (changes);

+

+   return found_induction_var;

+}

+

+static bool

+initialize_ssa_def(nir_ssa_def *def, void *void_state)

+{

+   loop_info_state *state = void_state;

+   loop_variable *var = get_loop_var(def, state);

+

+   var->nir_loop_var = get_nir_loop_var(def, state);

+

+   var->in_loop = false;

+   var->nir_loop_var->def = def;

+

+   if (def->parent_instr->type == nir_instr_type_load_const) {

+      var->nir_loop_var->type = invariant;

+      var->nir_loop_var->is_constant = true;

+   } else {

+      var->nir_loop_var->type = undefined;

+   }

+

+   return true;

+}

+

+static bool

+foreach_cf_node_ex_loop(nir_cf_node *node, void *state)
> 
> There's no good reason for this to be a void *; it just leads to extra 
> casting.  Also, this function could use a better name.  Maybe 
> cf_node_find_loop_jumps?
>  
> > > > > > > > > > > > > > 
+{

+   nir_block *block;

+

+   switch (node->type) {

+   case nir_cf_node_block:

+      block = nir_cf_node_as_block(node);

+      nir_foreach_instr(instr, block) {
> 
> Jumps are always the last instruction in a block.  There's no sense in 
> walking all of them just to find the jump.  Use nir_block_last_instr() 
> instead.
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+         if (instr->type == nir_instr_type_jump) {

+            if (nir_instr_as_jump(instr)->type == nir_jump_break) {

+               ((loop_jumps *) state)->contains_break = true;

+            } else if (nir_instr_as_jump(instr)->type == nir_jump_continue) {

+               ((loop_jumps *) state)->contains_continue = true;

+            }

+         }

+      }

+      return true;

+

+   case nir_cf_node_if: {

+      nir_if *if_stmt = nir_cf_node_as_if(node);

+

+      foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &if_stmt->then_list)

+         if (!foreach_cf_node_ex_loop(node, state))

+            return false;

+

+      foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &if_stmt->else_list)

+         if (!foreach_cf_node_ex_loop(node, state))

+            return false;

+

+      break;

+   }
> 
> Maybe add an explicit case for nir_cf_node_loop with a comment that we don't 
> care about inner loops.
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+

+   default:

+      break;

+   }

+

+   return false;

+}

+

+static bool

+is_trivial_loop_terminator(nir_if *nif)

+{

+   /* If there is stuff in the else-block that means that this is not a

+    * simple break on true if-statement and so we bail

+    */

+   foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &nif->else_list)

+      if (node->type == nir_cf_node_block)

+         nir_foreach_instr(instr, nir_cf_node_as_block(node))

+            return false;
> 
> > How about "if (!exec_list_empty(&nif->else_list)) return false;"?  That 
> > seems far simpler.
>  
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+

+   nir_cf_node *first_then = nir_if_first_then_node(nif);

+   nir_block *first_then_block = nir_cf_node_as_block(first_then);

+   nir_instr *first_instr = nir_block_first_instr(first_then_block);

+

+   if (first_instr && first_instr->type == nir_instr_type_jump &&

+       nir_instr_as_jump(first_instr)->type == nir_jump_break) {

+      return true;

+   }

+

+   return false;

+}

+

+static bool

+find_loop_terminators(loop_info_state *state)

+{

+   bool success = false;

+   foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &state->loop->body) {

+      if (node->type == nir_cf_node_if) {

+         nir_if *nif = nir_cf_node_as_if(node);

+

+         /* Don't check the nested loops if there are breaks */

+         loop_jumps lj;

+         lj.contains_break = false;

+         lj.contains_continue = false;

+

+         foreach_cf_node_ex_loop(&nif->cf_node, &lj);

+

+         if (lj.contains_continue)

+            return false;

+

+         if (!lj.contains_break)

+            continue;

+

+         /* If there is a break then we should find a terminator. If we can

+          * not find a loop terminator, but there is a break-statement then

+          * we should return false so that we do not try to find trip-count

+          */

+         if (!is_trivial_loop_terminator(nif))

+            return false;

+

+         if (nif->condition.ssa->parent_instr->type == nir_instr_type_phi)

+            return false;

+

+         nir_loop_terminator *terminator =

+            rzalloc(state->info, nir_loop_terminator);

+

+         list_add(&terminator->loop_terminator_link,

+                  &state->info->loop_terminator_list);

+

+         terminator->nif = nif;

+         terminator->conditional_instr = nif->condition.ssa->parent_instr;

+

+         success = true;

+      }

+   }

+

+   return success;

+}

+

+static nir_basic_induction_var *

+get_basic_ind_var_for_loop_var(loop_variable *var, loop_info_state *state)

+{

+   assert(var->nir_loop_var->type == basic_induction);

+

+   struct hash_entry *entry =

+      _mesa_hash_table_search(state->var_to_basic_ind, var->nir_loop_var);

+

+   return entry->data;

+}

+

+static int32_t

+get_iteration(nir_op cond_op, nir_const_value *initial, nir_const_value *step,

+              nir_const_value *limit, nir_alu_instr *alu, int32_t *init_val,

+              bool increment_before)

+{

+   int32_t iter;

+

+   switch (cond_op) {

+   case nir_op_ige:

+   case nir_op_ilt:

+   case nir_op_ieq:

+   case nir_op_ine: {

+      int32_t initial_val = initial->i32[0];

+      if (increment_before) {

+         initial_val = alu->op == nir_op_iadd ?

+            initial_val + step->i32[0] : initial_val - step->i32[0];

+      }

+

+      int32_t span = limit->i32[0] - initial_val;

+      iter = span / step->i32[0];

+      *init_val = initial_val;

+      break;

+   }

+   case nir_op_uge:

+   case nir_op_ult: {

+      uint32_t initial_val = initial->u32[0];

+      if (increment_before) {

+         initial_val = alu->op == nir_op_iadd ?

+            initial_val + step->u32[0] : initial_val - step->u32[0];

+      }

+

+      uint32_t span = limit->u32[0] - initial_val;

+      iter = span / step->u32[0];

+      *init_val = initial_val;

+      break;

+   }

+   default:

+      return -1;

+   }

+

+   return iter;

+}

+

+static uint32_t

+utest_interations(int32_t iter_int, nir_const_value *step,

+                  nir_const_value *limit, nir_op cond_op,

+                  uint32_t initial_val, bool limit_rhs)

+{

+   bool valid_loop = false;

+   uint32_t mul = iter_int * step->u32[0];

+   uint32_t uadd = mul + initial_val;

+

+   switch (cond_op) {

+   case nir_op_uge:

+      valid_loop = limit_rhs ? uadd >= limit->u32[0] : uadd <= limit->u32[0];

+      break;

+   case nir_op_ult:

+      valid_loop = limit_rhs ? uadd < limit->u32[0] : uadd > limit->u32[0];

+      break;

+   default:

+      unreachable("Unhandled loop condition!");

+   }

+

+   return valid_loop;

+}

+

+static int32_t

+itest_interations(int32_t iter_int, nir_const_value *step,

+                  nir_const_value *limit, nir_op cond_op,

+                  int32_t initial_val, bool limit_rhs)

+{

+   bool valid_loop = false;

+   int32_t mul = iter_int * step->i32[0];

+   int32_t iadd = mul + initial_val;

+

+   switch (cond_op) {

+   case nir_op_ige:

+      valid_loop = limit_rhs ? iadd >= limit->i32[0] : iadd <= limit->i32[0];

+      break;

+   case nir_op_ilt:

+      valid_loop = limit_rhs ? iadd < limit->i32[0] : iadd > limit->i32[0];

+      break;

+   case nir_op_ieq:

+      valid_loop = iadd == limit->i32[0];

+      break;

+   case nir_op_ine:

+      valid_loop = iadd != limit->i32[0];

+      break;

+   default:

+      unreachable("Unhandled loop condition!");

+   }

+

+   return valid_loop;

+}

+

+static int

+calculate_iterations(nir_const_value *initial, nir_const_value *step,

+                     nir_const_value *limit, nir_op cond_op,

+                     nir_loop_variable *alu_def, nir_alu_instr *cond_alu,

+                     bool limit_rhs)

+{

+   assert(initial != NULL && step != NULL && limit != NULL);

+

+   nir_alu_instr *alu = nir_instr_as_alu(alu_def->def->parent_instr);

+

+   /* Unsupported alu operation */

+   if (!(alu->op == nir_op_iadd || alu->op == nir_op_isub))
> 
> You only allow iadd and isub except that we lower away isub so you'll never 
> see it.  Probably best to remove the dead code.  Also...

ok thats interesting, out of interest why do we do that? And in what
pass? Also I think I should probably add support for other ops I
believe I've seen shaders that use
either / or * possibly both.

> 
>  1) You don't handle swizzles at all

I recall there being a TODO for this originally. Probably a dumb
question but can you give a small shader example? I wasn't sure what I
need to handle exactly. 

>  2) You don't handle things other than 64 or 16-bit.  Those are coming soon; 
> they need to be supported.

Do we need this for the first implementation?

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
+      return -1;

+

+   /* do-while loops can increment the starting value before the condition is

+    * checked. e.g.

+    *

+    *    do {

+    *        ndx++;

+    *     } while (ndx < 3);

+    *

+    * Here we check if the induction variable is used directly by the loop

+    * condition and if so we assume we need to step the initial value.

+    */

+   bool increment_before = false;

+   if (cond_alu->src[0].src.ssa == alu_def->def ||

+       cond_alu->src[1].src.ssa == alu_def->def) {

+      increment_before = true;
> 
> Is there a reason why this can't be handled as "trip_count + 1"?  This seems 
> way overcomplicated.

Yes there is. We don't know that we will increment by 1 it could be by
10, also if we support more opts we may have to do a mul etc.
We could set the initial value here but I decided to keep it all in
get_iteration() I guess I could move this logic there also.

>  
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+   }

+

+   int32_t initial_val;

+   int iter_int = get_iteration(cond_op, initial, step, limit, alu,

+                                &initial_val, increment_before);

+

+   /* If iter_int is negative the loop is ill-formed or is the conditional is

+    * unsigned with a huge iteration count so don't bother going any further.

+    */

+   if (iter_int < 0)

+      return -1;

+

+   /* An explanation from the GLSL unrolling pass:

+    *

+    * Make sure that the calculated number of iterations satisfies the exit

+    * condition.  This is needed to catch off-by-one errors and some types of

+    * ill-formed loops.  For example, we need to detect that the following

+    * loop does not have a maximum iteration count.

+    *

+    *    for (float x = 0.0; x != 0.9; x += 0.2);

+    */

+   const int bias[] = { -1, 1, 1 };

+

+   for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(bias); i++) {

+      iter_int = iter_int + bias[i];

+

+      switch (cond_op) {

+      case nir_op_ige:

+      case nir_op_ilt:

+      case nir_op_ieq:

+      case nir_op_ine:

+         if (itest_interations(iter_int, step, limit, cond_op, initial_val,

+                               limit_rhs)) {

+            return iter_int;

+         }

+         break;

+      case nir_op_uge:

+      case nir_op_ult:

+         if (utest_interations(iter_int, step, limit, cond_op,

+                               (uint32_t) initial_val, limit_rhs)) {

+            return iter_int;
> 
> I think it would be clearer if we combined these two functions.

I started out trying to do that but ended up at this. I think my
concern was that the initial value could be negative so we need to
handle that somehow. This seemed slightly nicer than doing "int32_t
iadd = mul + initial_val;" in each struct case. 

>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+         }

+         break;

+      default:

+         return -1;

+      }

+   }

+

+   return -1;

+}

+

+/* Run through each of the terminators of the loop and try to infer a possible

+ * trip-count. We need to check them all, and set the lowest trip-count as the

+ * trip-count of our loop. If one of the terminators has an undecidable

+ * trip-count we can not safely assume anything about the duration of the

+ * loop.

+ */

+static void

+find_trip_count(loop_info_state *state)

+{

+   bool trip_count_known = true;

+   nir_loop_terminator *limiting_terminator = NULL;

+   int min_trip_count = -2;

+

+   list_for_each_entry(nir_loop_terminator, terminator,

+                       &state->info->loop_terminator_list,

+                       loop_terminator_link) {

+

+      if (terminator->conditional_instr->type != nir_instr_type_alu) {

+         /* If we get here the loop is likely not really a loop and will get

+          * cleaned up elsewhere.

+          */
> 
> The if statement (and its contents) seem fine but the comment here seems 
> sketchy.

I think I was seeing things like this get cleaned up by the dead cf
pass.

>  
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+         trip_count_known = false;

+         continue;

+      }

+

+      nir_alu_instr *alu = nir_instr_as_alu(terminator->conditional_instr);

+      loop_variable *basic_ind = NULL;

+      loop_variable *limit = NULL;

+      bool limit_rhs = true;

+      nir_op cond_op;

+

+      switch (alu->op) {

+      case nir_op_fge:      case nir_op_ige:      case nir_op_uge:

+      case nir_op_flt:      case nir_op_ilt:      case nir_op_ult:

+      case nir_op_feq:      case nir_op_ieq:

+      case nir_op_fne:      case nir_op_ine:

+

+         /* We assume that the limit is the "right" operand */

+         basic_ind = get_loop_var(alu->src[0].src.ssa, state);

+         limit = get_loop_var(alu->src[1].src.ssa, state);

+         cond_op = alu->op;

+

+         if (basic_ind->nir_loop_var->type != basic_induction) {

+            /* We had it the wrong way, flip things around */

+            basic_ind = get_loop_var(alu->src[1].src.ssa, state);

+            limit = get_loop_var(alu->src[0].src.ssa, state);

+            limit_rhs = false;

+         }

+

+         /* The comparison has to have a basic induction variable

+          * and a constant for us to be able to find trip counts

+          */

+         if (basic_ind->nir_loop_var->type != basic_induction ||

+             !limit->nir_loop_var->is_constant) {

+            trip_count_known = false;

+            continue;

+         }

+

+         nir_basic_induction_var *ind =

+               get_basic_ind_var_for_loop_var(basic_ind, state);

+

+         if (!ind->def_outside_loop->is_constant ||

+             !ind->invariant->is_constant) {

+            trip_count_known = false;

+            continue;

+         }

+

+         /* We have determined that we have the following constants:

+          * (With the typical int i = 0; i < x; i++; as an example)

+          *    - Upper limit.

+          *    - Starting value

+          *    - Step / iteration size

+          * Thats all thats needed to calculate the trip-count

+          */

+

+         nir_load_const_instr *initial_instr =

+               nir_instr_as_load_const(

+                     ind->def_outside_loop->def->parent_instr);

+

+         nir_const_value initial_val = initial_instr->value;

+

+         nir_load_const_instr *step_instr =

+               nir_instr_as_load_const(

+                     ind->invariant->def->parent_instr);

+

+         nir_const_value step_val = step_instr->value;

+

+         nir_load_const_instr *limit_instr =

+               nir_instr_as_load_const(

+                     limit->nir_loop_var->def->parent_instr);

+

+         nir_const_value limit_val = limit_instr->value;

+

+         int iterations = calculate_iterations(&initial_val, &step_val,

+                                               &limit_val, cond_op,

+                                               ind->alu_def, alu, limit_rhs);

+

+         /* Where we not able to calculate the iteration count */

+         if (iterations == -1) {

+            trip_count_known = false;

+            continue;

+         }

+

+         /* If this is the first run or we have found a smaller amount of

+          * iterations than previously (we have identified a more limiting

+          * terminator) set the trip count and limiting terminator.

+          */

+         if (min_trip_count == -2 || iterations < min_trip_count) {
> 
> Can we have a #define for -2 so that it has a name.
>  
> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > > 
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+            min_trip_count = iterations;

+            limiting_terminator = terminator;

+         }

+         break;

+

+      default:

+         trip_count_known = false;

+      }

+   }

+

+   state->info->is_trip_count_known = trip_count_known;

+   if (min_trip_count > -2)

+      state->info->trip_count = min_trip_count;

+   state->info->limiting_terminator = limiting_terminator;

+}

+

+/* Checks if we should force the loop to be unrolled regardless of size */

+static bool

+force_unroll(loop_info_state *state, nir_shader *ns, nir_deref_var *variable)

+{

+   nir_deref *tail = &variable->deref;

+

+   while (tail->child != NULL) {

+      tail = tail->child;

+

+      if (tail->deref_type == nir_deref_type_array) {

+

+         nir_deref_array *deref_array = nir_deref_as_array(tail);

+         if (deref_array->deref_array_type != nir_deref_array_type_indirect)

+            continue;

+

+         nir_loop_variable *array_index =

+            get_nir_loop_var(deref_array->indirect.ssa, state);

+

+         if (array_index->type != basic_induction)

+            continue;

+

+         /* If an array is indexed by a loop induction variable, and the

+          * array size is exactly the number of loop iterations, this is

+          * probably a simple for-loop trying to access each element in

+          * turn; the application may expect it to be unrolled.

+          */

+         if (glsl_get_length(tail->type) == state->info->trip_count) {

+            state->info->force_unroll = true;

+            return state->info->force_unroll;

+         }

+

+         if (variable->var->data.mode & state->indirect_mask) {

+            state->info->force_unroll = true;

+            return state->info->force_unroll;

+         }
> 
> Thinking a bit about analysis vs. lowering...> 

> I wonder if it wouldn't be better to make the loop anlaysis pass be a bit 
> more informational and less decision making.  For instance, it could record 
> what all variable modes it has seen be indexed by an induction variable and 
> let the pass using the analysis decide whether or not to force-unroll. 

Seems reasonable.

>  For that matter, it could just produce a hash map from induction variables 
> to the loop for which they are an induction variable. 

I guess so but the above suggestion seems simpler.

>  You could also just record the trip count per-loop. 

No sure what you mean as we do this already.

>  That all seems a bit more like things an analysis pass would do than just 
> setting a force_unroll bit.> 

> Please don't feel like you need to make any changes in this direction yet.  
> I'm mostly trying to open the discussion up a bit and feel out exactly how we 
> want things to be structured.> 

> I think I've written you a long enough book for now.  I'll try to look at the 
> others as I get time.

Thanks for taking a look.

> 
> --Jason
>  
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+      }

+   }

+

+   return false;

+}

+

+static bool

+count_instructions(loop_info_state *state, nir_shader *ns, nir_block *block)

+{

+   nir_foreach_instr(instr, block) {

+      if (instr->type == nir_instr_type_intrinsic ||

+          instr->type == nir_instr_type_alu) {

+         state->info->num_instructions++;

+      }

+

+      if (instr->type != nir_instr_type_intrinsic)

+         continue;

+

+      nir_intrinsic_instr *intrin = nir_instr_as_intrinsic(instr);

+

+      /* Check for arrays variably-indexed by a loop induction variable.

+       * Unrolling the loop may convert that access into constant-indexing.

+       */

+      if (intrin->intrinsic == nir_intrinsic_load_var ||

+          intrin->intrinsic == nir_intrinsic_store_var ||

+          intrin->intrinsic == nir_intrinsic_copy_var) {

+         unsigned num_vars =

+            nir_intrinsic_infos[intrin->intrinsic].num_variables;

+         for (unsigned i = 0; i < num_vars; i++) {

+            if (force_unroll(state, ns, intrin->variables[i]))

+               return true;

+         }

+      }

+   }

+

+   return false;

+}

+

+static void

+get_loop_info(loop_info_state *state, nir_function_impl *impl)

+{

+   /* Initialize all variables to "outside_loop". This also marks defs

+    * invariant and constant if they are nir_instr_type_load_const's

+    */

+   nir_foreach_block(block, impl) {

+      nir_foreach_instr(instr, block)

+         nir_foreach_ssa_def(instr, initialize_ssa_def, state);

+   }

+

+   init_loop_state init_state = {.mark_in_conditional = false,

+                                 .mark_nested = false, .state = state };

+

+   /* Add all entries in the outermost part of the loop to the processing list

+    * Mark the entries in conditionals or in nested loops accordingly

+    */

+   foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &state->loop->body) {

+      switch (node->type) {

+

+      case nir_cf_node_block:

+         init_state.mark_in_conditional = false;

+         init_state.mark_nested = false;

+         init_loop_block(nir_cf_node_as_block(node), &init_state);

+         break;

+

+      case nir_cf_node_if:

+         init_state.mark_in_conditional = true;

+         init_state.mark_nested = false;

+         nir_foreach_block_in_cf_node(block, node)

+            init_loop_block(block, &init_state);

+         break;

+

+      case nir_cf_node_loop:

+         init_state.mark_in_conditional = false;

+         init_state.mark_nested = true;

+         nir_foreach_block_in_cf_node(block, node) {

+            init_loop_block(block, &init_state);

+         }

+         break;

+

+      case nir_cf_node_function:

+         break;

+      }

+   }

+

+   /* Induction analysis needs invariance information so get that first */

+   compute_invariance_information(state);

+

+   /* We may now have filled the process_list with instructions from inside

+    * the nested blocks in the loop. Remove all instructions from the list

+    * nir_foreach_block_in_cf_node before we start computing induction

+    * information.

+    */

+   list_inithead(&state->process_list);

+

+   /* Add all entries in the outermost part of the loop to the processing list.

+    * Don't include defs inn nested loops or in conditionals.

+    */

+   init_state.mark_in_conditional = false;

+   init_state.mark_nested = false;

+

+   foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &state->loop->body)

+      if (node->type == nir_cf_node_block)

+         init_loop_block(nir_cf_node_as_block(node), &init_state);

+

+   /* We have invariance information so try to find induction variables */

+   if (!compute_induction_information(state))

+      return;

+

+   /* Try to find all simple terminators of the loop. If we can't find any,

+    * or we find possible terminators that have side effects then bail.

+    */

+   if (!find_loop_terminators(state))

+      return;

+

+   /* Run through each of the terminators and try to compute a trip-count */

+   find_trip_count(state);

+

+   nir_shader *ns = impl->function->shader;

+   foreach_list_typed_safe(nir_cf_node, node, node, &state->loop->body) {

+      if (node->type == nir_cf_node_block) {

+         if (count_instructions(state, ns, nir_cf_node_as_block(node)))

+            break;

+      } else {

+         nir_foreach_block_in_cf_node(block, node) {

+            if (count_instructions(state, ns, block))

+               break;

+         }

+      }

+   }

+}

+

+static loop_info_state *

+initialize_loop_info_state(nir_loop *loop, void *mem_ctx, nir_function_impl 
*impl)

+{

+   loop_info_state *state = rzalloc(mem_ctx, loop_info_state);

+   state->loop_vars = rzalloc_array(mem_ctx, loop_variable, impl->ssa_alloc);

+   state->loop = loop;

+   state->nir_loop_vars = rzalloc_array(mem_ctx, nir_loop_variable,

+                                        impl->ssa_alloc);

+

+   LIST_INITHEAD(&state->process_list);

+

+   if (loop->info)

+     ralloc_free(loop->info);

+

+   state->info = rzalloc(loop, nir_loop_info);

+

+   LIST_INITHEAD(&state->info->loop_terminator_list);

+

+   state->var_to_basic_ind =

+      _mesa_hash_table_create(state->info, _mesa_hash_pointer,

+                              _mesa_key_pointer_equal);

+

+   return state;

+}

+

+static void

+process_loops(nir_cf_node *cf_node, nir_variable_mode indirect_mask)

+{

+   switch (cf_node->type) {

+   case nir_cf_node_block:

+      return;

+   case nir_cf_node_if: {

+      nir_if *if_stmt = nir_cf_node_as_if(cf_node);

+      foreach_list_typed(nir_cf_node, nested_node, node, &if_stmt->then_list)

+         process_loops(nested_node, indirect_mask);

+      foreach_list_typed(nir_cf_node, nested_node, node, &if_stmt->else_list)

+         process_loops(nested_node, indirect_mask);

+      return;

+   }

+   case nir_cf_node_loop: {

+      nir_loop *loop = nir_cf_node_as_loop(cf_node);

+      foreach_list_typed(nir_cf_node, nested_node, node, &loop->body)

+         process_loops(nested_node, indirect_mask);

+      break;

+   }

+   default:

+      unreachable("unknown cf node type");

+   }

+

+   nir_loop *loop = nir_cf_node_as_loop(cf_node);

+   nir_function_impl *impl = nir_cf_node_get_function(cf_node);

+   void *mem_ctx = ralloc_context(NULL);

+

+   loop_info_state *state = initialize_loop_info_state(loop, mem_ctx, impl);

+   state->indirect_mask = indirect_mask;

+

+   get_loop_info(state, impl);

+

+   loop->info = state->info;

+

+   ralloc_free(mem_ctx);

+}

+

+void

+nir_loop_analyze_impl(nir_function_impl *impl,

+                      nir_variable_mode indirect_mask)

+{

+   if (impl->function->shader->options->max_unroll_iterations == 0)

+      return;

+

+   nir_index_ssa_defs(impl);

+   foreach_list_typed(nir_cf_node, node, node, &impl->body)

+      process_loops(node, indirect_mask);

+}

diff --git a/src/compiler/nir/nir_metadata.c b/src/compiler/nir/nir_metadata.c

index 9e1cff5..f71cf43 100644

--- a/src/compiler/nir/nir_metadata.c

+++ b/src/compiler/nir/nir_metadata.c

@@ -31,7 +31,7 @@

  */



 void

-nir_metadata_require(nir_function_impl *impl, nir_metadata required)

+nir_metadata_require(nir_function_impl *impl, nir_metadata required, ...)

 {

 #define NEEDS_UPDATE(X) ((required & ~impl->valid_metadata) & (X))



@@ -41,6 +41,12 @@ nir_metadata_require(nir_function_impl *impl, nir_metadata 
required)

       nir_calc_dominance_impl(impl);

    if (NEEDS_UPDATE(nir_metadata_live_ssa_defs))

       nir_live_ssa_defs_impl(impl);

+   if (NEEDS_UPDATE(nir_metadata_loop_analysis)) {

+      va_list ap;

+      va_start(ap, required);

+      nir_loop_analyze_impl(impl, va_arg(ap, nir_variable_mode));

+      va_end(ap);

+   }



 #undef NEEDS_UPDATE

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2.7.4



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