Remove a workaround in bit-vector consets
[sbcl.git] / src / compiler / constraint.lisp
index 0b9b694..cd9f9f7 100644 (file)
 ;;; -- documentation
 ;;;
 ;;; -- MV-BIND, :ASSIGNMENT
+;;;
+;;; Note: The functions in this file that accept constraint sets are
+;;; actually receiving the constraint sets associated with nodes,
+;;; blocks, and lambda-vars.  It might be make CP easier to understand
+;;; and work on if these functions traded in nodes, blocks, and
+;;; lambda-vars directly.
 
 ;;; Problems:
 ;;;
 
 (in-package "SB!C")
 
+;;; *CONSTRAINT-UNIVERSE* gets bound in IR1-PHASES to a fresh,
+;;; zero-length, non-zero-total-size vector-with-fill-pointer.
+(declaim (type (and vector (not simple-vector)) *constraint-universe*))
+(defvar *constraint-universe*)
+
 (deftype constraint-y () '(or ctype lvar lambda-var constant))
 
 (defstruct (constraint
   ;; If true, negates the sense of the constraint, so the relation
   ;; does *not* hold.
   (not-p nil :type boolean))
+\f
+;;; Historically, CMUCL and SBCL have used a sparse set implementation
+;;; for which most operations are O(n) (see sset.lisp), but at the
+;;; cost of at least a full word of pointer for each constraint set
+;;; element.  Using bit-vectors instead of pointer structures saves a
+;;; lot of space and thus GC time (particularly on 64-bit machines),
+;;; and saves time on copy, union, intersection, and difference
+;;; operations; but makes iteration slower.  Circa September 2008,
+;;; switching to bit-vectors gave a modest (5-10%) improvement in real
+;;; compile time for most Lisp systems, and as much as 20-30% for some
+;;; particularly CP-dependent systems.
+
+;;; It's bad to leave commented code in files, but if some clever
+;;; person comes along and makes SSETs better than bit-vectors as sets
+;;; for constraint propagation, or if bit-vectors on some XC host
+;;; really lose compared to SSETs, here's the conset API as a wrapper
+;;; around SSETs:
+#+nil
+(progn
+  (deftype conset () 'sset)
+  (declaim (ftype (sfunction (conset) boolean) conset-empty))
+  (declaim (ftype (sfunction (conset) conset) copy-conset))
+  (declaim (ftype (sfunction (constraint conset) boolean) conset-member))
+  (declaim (ftype (sfunction (constraint conset) boolean) conset-adjoin))
+  (declaim (ftype (sfunction (conset conset) boolean) conset=))
+  (declaim (ftype (sfunction (conset conset) (values)) conset-union))
+  (declaim (ftype (sfunction (conset conset) (values)) conset-intersection))
+  (declaim (ftype (sfunction (conset conset) (values)) conset-difference))
+  (defun make-conset () (make-sset))
+  (defmacro do-conset-elements ((constraint conset &optional result) &body body)
+    `(do-sset-elements (,constraint ,conset ,result) ,@body))
+  (defmacro do-conset-intersection
+      ((constraint conset1 conset2 &optional result) &body body)
+    `(do-conset-elements (,constraint ,conset1 ,result)
+       (when (conset-member ,constraint ,conset2)
+         ,@body)))
+  (defun conset-empty (conset) (sset-empty conset))
+  (defun copy-conset (conset) (copy-sset conset))
+  (defun conset-member (constraint conset) (sset-member constraint conset))
+  (defun conset-adjoin (constraint conset) (sset-adjoin constraint conset))
+  (defun conset= (conset1 conset2) (sset= conset1 conset2))
+  ;; Note: CP doesn't ever care whether union, intersection, and
+  ;; difference change the first set.  (This is an important degree of
+  ;; freedom, since some ways of implementing sets lose a great deal
+  ;; when these operations are required to track changes.)
+  (defun conset-union (conset1 conset2)
+    (sset-union conset1 conset2) (values))
+  (defun conset-intersection (conset1 conset2)
+    (sset-intersection conset1 conset2) (values))
+  (defun conset-difference (conset1 conset2)
+    (sset-difference conset1 conset2) (values)))
+
+(locally
+    ;; This is performance critical for the compiler, and benefits
+    ;; from the following declarations.  Probably you'll want to
+    ;; disable these declarations when debugging consets.
+    (declare #-sb-xc-host (optimize (speed 3) (safety 0) (space 0)))
+  (declaim (inline %constraint-number))
+  (defun %constraint-number (constraint)
+    (sset-element-number constraint))
+  (defstruct (conset
+              (:constructor make-conset ())
+              (:copier %copy-conset))
+    (vector (make-array
+             ;; FIXME: make POWER-OF-TWO-CEILING available earlier?
+             (ash 1 (integer-length (1- (length *constraint-universe*))))
+             :element-type 'bit :initial-element 0)
+            :type simple-bit-vector)
+    ;; Bit-vectors win over lightweight hashes for copy, union,
+    ;; intersection, difference, but lose for iteration if you iterate
+    ;; over the whole vector.  Tracking extrema helps a bit.
+    (min 0 :type fixnum)
+    (max 0 :type fixnum))
+
+  (defun conset-empty (conset)
+    (or (= (conset-min conset) (conset-max conset))
+        (not (find 1 (conset-vector conset)
+                   :start (conset-min conset)
+                   ;; the :end argument can be commented out when
+                   ;; bootstrapping on a < 1.0.9 SBCL errors out with
+                   ;; a full call to DATA-VECTOR-REF-WITH-OFFSET.
+                   :end (conset-max conset)))))
+
+  (defun copy-conset (conset)
+    (let ((ret (%copy-conset conset)))
+      (setf (conset-vector ret) (copy-seq (conset-vector conset)))
+      ret))
 
-(defvar *constraint-number*)
-(declaim (type (integer 0) *constraint-number*))
+  (defun %conset-grow (conset new-size)
+    (declare (type index new-size))
+    (setf (conset-vector conset)
+          (replace (the simple-bit-vector
+                     (make-array
+                      (ash 1 (integer-length (1- new-size)))
+                      :element-type 'bit
+                      :initial-element 0))
+                   (the simple-bit-vector
+                     (conset-vector conset)))))
 
+  (declaim (inline conset-grow))
+  (defun conset-grow (conset new-size)
+    (declare (type index new-size))
+    (when (< (length (conset-vector conset)) new-size)
+      (%conset-grow conset new-size))
+    (values))
+
+  (defun conset-member (constraint conset)
+    (let ((number (%constraint-number constraint))
+          (vector (conset-vector conset)))
+      (when (< number (length vector))
+        (plusp (sbit vector number)))))
+
+  (defun conset-adjoin (constraint conset)
+    (let ((number (%constraint-number constraint)))
+      (conset-grow conset (1+ number))
+      (setf (sbit (conset-vector conset) number) 1)
+      (setf (conset-min conset) (min number (conset-min conset)))
+      (when (>= number (conset-max conset))
+        (setf (conset-max conset) (1+ number))))
+    conset)
+
+  (defun conset= (conset1 conset2)
+    (let* ((vector1 (conset-vector conset1))
+           (vector2 (conset-vector conset2))
+           (length1 (length vector1))
+           (length2 (length vector2)))
+      (if (= length1 length2)
+          ;; When the lengths are the same, we can rely on EQUAL being
+          ;; nicely optimized on bit-vectors.
+          (equal vector1 vector2)
+          (multiple-value-bind (shorter longer)
+              (if (< length1 length2)
+                  (values vector1 vector2)
+                  (values vector2 vector1))
+            ;; FIXME: make MISMATCH fast on bit-vectors.
+            (dotimes (index (length shorter))
+              (when (/= (sbit vector1 index) (sbit vector2 index))
+                (return-from conset= nil)))
+            (if (find 1 longer :start (length shorter))
+                nil
+                t)))))
+
+  (macrolet
+      ((defconsetop (name bit-op)
+           `(defun ,name (conset-1 conset-2)
+              (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
+              (let* ((size-1 (length (conset-vector conset-1)))
+                     (size-2 (length (conset-vector conset-2)))
+                     (new-size (max size-1 size-2)))
+                (conset-grow conset-1 new-size)
+                (conset-grow conset-2 new-size))
+              (let ((vector1 (conset-vector conset-1))
+                    (vector2 (conset-vector conset-2)))
+                (declare (simple-bit-vector vector1 vector2))
+                (setf (conset-vector conset-1) (,bit-op vector1 vector2 t))
+                ;; Update the extrema.
+                ,(ecase name
+                   ((conset-union)
+                    `(setf (conset-min conset-1)
+                           (min (conset-min conset-1)
+                                (conset-min conset-2))
+                           (conset-max conset-1)
+                           (max (conset-max conset-1)
+                                (conset-max conset-2))))
+                   ((conset-intersection)
+                    `(let ((start (max (conset-min conset-1)
+                                       (conset-min conset-2)))
+                           (end (min (conset-max conset-1)
+                                     (conset-max conset-2))))
+                       (setf (conset-min conset-1)
+                             (if (> start end)
+                                 0
+                                 (or (position 1 (conset-vector conset-1)
+                                               :start start :end end)
+                                     0))
+                             (conset-max conset-1)
+                             (if (> start end)
+                                 0
+                                 (let ((position
+                                        (position
+                                         1 (conset-vector conset-1)
+                                         :start start :end end :from-end t)))
+                                   (if position
+                                       (1+ position)
+                                       0))))))
+                   ((conset-difference)
+                    `(setf (conset-min conset-1)
+                           (or (position 1 (conset-vector conset-1)
+                                         :start (conset-min conset-1)
+                                         :end (conset-max conset-1))
+                               0)
+                           (conset-max conset-1)
+                           (let ((position
+                                  (position
+                                   1 (conset-vector conset-1)
+                                   :start (conset-min conset-1)
+                                   :end (conset-max conset-1)
+                                   :from-end t)))
+                             (if position
+                                 (1+ position)
+                                 0))))))
+              (values))))
+    (defconsetop conset-union bit-ior)
+    (defconsetop conset-intersection bit-and)
+    (defconsetop conset-difference bit-andc2)))
+\f
+;;; Constraints are hash-consed. Unfortunately, types aren't, so we have
+;;; to over-approximate and then linear search through the potential hits.
+;;; LVARs can only be found in EQL (not-p = NIL) constraints, while constant
+;;; and lambda-vars can only be found in EQL constraints.
 (defun find-constraint (kind x y not-p)
   (declare (type lambda-var x) (type constraint-y y) (type boolean not-p))
   (etypecase y
     (ctype
-     (do-sset-elements (con (lambda-var-constraints x) nil)
-       (when (and (eq (constraint-kind con) kind)
-                  (eq (constraint-not-p con) not-p)
-                  (type= (constraint-y con) y))
-         (return con))))
-    ((or lvar constant)
-     (do-sset-elements (con (lambda-var-constraints x) nil)
-       (when (and (eq (constraint-kind con) kind)
-                  (eq (constraint-not-p con) not-p)
-                  (eq (constraint-y con) y))
-         (return con))))
-    (lambda-var
-     (do-sset-elements (con (lambda-var-constraints x) nil)
-       (when (and (eq (constraint-kind con) kind)
-                  (eq (constraint-not-p con) not-p)
-                  (let ((cx (constraint-x con)))
-                    (eq (if (eq cx x)
-                            (constraint-y con)
-                            cx)
-                        y)))
-         (return con))))))
+       (awhen (lambda-var-ctype-constraints x)
+         (dolist (con (gethash (sb!kernel::type-class-info y) it) nil)
+           (when (and (eq (constraint-kind con) kind)
+                      (eq (constraint-not-p con) not-p)
+                      (type= (constraint-y con) y))
+             (return-from find-constraint con)))
+         nil))
+    (lvar
+       (awhen (lambda-var-eq-constraints x)
+         (gethash y it)))
+    ((or constant lambda-var)
+       (awhen (lambda-var-eq-constraints x)
+         (let ((cache (gethash y it)))
+           (declare (type list cache))
+           (if not-p (cdr cache) (car cache)))))))
+
+;;; The most common operations on consets are iterating through the constraints
+;;; that are related to a certain variable in a given conset.  Storing the
+;;; constraints related to each variable in vectors allows us to easily iterate
+;;; through the intersection of such constraints and the constraints in a conset.
+;;;
+;;; EQL-var constraints assert that two lambda-vars are EQL.
+;;; Private constraints assert that a lambda-var is EQL or not EQL to a constant.
+;;; Inheritable constraints are constraints that may be propagated to EQL
+;;; lambda-vars (along with EQL-var constraints).
+;;;
+;;; Lambda-var -- lvar EQL constraints only serve one purpose: remember whether
+;;; an lvar is (only) written to by a ref to that lambda-var, and aren't ever
+;;; propagated.
+;;;
+;;; Finally, the lambda-var conset is only used to track the whole set of
+;;; constraints associated with a given lambda-var, and thus easily delete
+;;; such constraints from a conset.
+(defun register-constraint (x con y)
+  (declare (type lambda-var x) (type constraint con) (type constraint-y y))
+  (conset-adjoin con (lambda-var-constraints x))
+  (macrolet ((ensuref (place default)
+               `(or ,place (setf ,place ,default)))
+             (ensure-hash (place)
+               `(ensuref ,place (make-hash-table)))
+             (ensure-vec (place)
+               `(ensuref ,place (make-array 8 :adjustable t :fill-pointer 0))))
+    (etypecase y
+      (ctype
+       (let ((index (ensure-hash (lambda-var-ctype-constraints x)))
+             (vec   (ensure-vec  (lambda-var-inheritable-constraints x))))
+         (push con (gethash (sb!kernel::type-class-info y) index))
+         (vector-push-extend con vec)))
+      (lvar
+       (let ((index (ensure-hash (lambda-var-eq-constraints x))))
+         (setf (gethash y index) con)))
+      ((or constant lambda-var)
+       (let* ((index (ensure-hash (lambda-var-eq-constraints x)))
+              (cons  (ensuref (gethash y index) (list nil))))
+         (if (constraint-not-p con)
+             (setf (cdr cons) con)
+             (setf (car cons) con)))
+       (typecase y
+         (constant
+          (let ((vec (ensure-vec (lambda-var-private-constraints x))))
+            (vector-push-extend con vec)))
+         (lambda-var
+          (let ((vec (if (constraint-not-p con)
+                         (ensure-vec (lambda-var-inheritable-constraints x))
+                         (ensure-vec (lambda-var-eql-var-constraints x)))))
+            (vector-push-extend con vec)))))))
+  nil)
 
 ;;; Return a constraint for the specified arguments. We only create a
 ;;; new constraint if there isn't already an equivalent old one,
 (defun find-or-create-constraint (kind x y not-p)
   (declare (type lambda-var x) (type constraint-y y) (type boolean not-p))
   (or (find-constraint kind x y not-p)
-      (let ((new (make-constraint (incf *constraint-number*) kind x y not-p)))
-        (sset-adjoin new (lambda-var-constraints x))
+      (let ((new (make-constraint (length *constraint-universe*)
+                                  kind x y not-p)))
+        (vector-push-extend new *constraint-universe*
+                            (1+ (length *constraint-universe*)))
+        (register-constraint x new y)
         (when (lambda-var-p y)
-          (sset-adjoin new (lambda-var-constraints y)))
+          (register-constraint y new x))
         new)))
+\f
+;;; Actual conset interface
+;;;
+;;; Constraint propagation needs to iterate over the set of lambda-vars known to
+;;; be EQL to a given variable (including itself), via DO-EQL-VARS.
+;;;
+;;; It also has to iterate through constraints that are inherited by EQL variables
+;;; (DO-INHERITABLE-CONSTRAINTS), and through constraints used by
+;;; CONSTRAIN-REF-TYPE (to derive the type of a REF to a lambda-var).
+;;;
+;;; Consets must keep track of which lvars are EQL to a given lambda-var (result
+;;; from a REF to the lambda-var): CONSET-LVAR-LAMBDA-VAR-EQL-P and
+;;; CONSET-ADD-LVAR-LAMBDA-VAR-EQL.  This, as all other constraints, must of
+;;; course be cleared when a lambda-var's constraints are dropped because of
+;;; assignment.
+;;;
+;;; Consets must be able to add constraints to a given lambda-var
+;;; (CONSET-ADD-CONSTRAINT), and to the set of variables EQL to a given
+;;; lambda-var (CONSET-ADD-CONSTRAINT-TO-EQL).
+;;;
+;;; When a lambda-var is assigned to, all the constraints involving that variable
+;;; must be dropped: constraint propagation is flow-sensitive, so the constraints
+;;; relate to the variable at a given range of program point.  In such cases,
+;;; constraint propagation calls CONSET-CLEAR-LAMBDA-VAR.
+;;;
+;;; Finally, one of the main strengths of constraint propagation in SBCL is the
+;;; tracking of EQL variables to help constraint propagation.  When two variables
+;;; are known to be EQL (e.g. after a branch), ADD-EQL-VAR-VAR-CONSTRAINT is
+;;; called to add the EQL constraint, but also have each equality class inherit
+;;; the other's (inheritable) constraints.
+;;;
+;;; On top of that, we have the usual bulk set operations: intersection, copy,
+;;; equality or emptiness testing.  There's also union, but that's only an
+;;; optimisation to avoid useless copies in ADD-TEST-CONSTRAINTS and
+;;; FIND-BLOCK-TYPE-CONSTRAINTS.
+(defmacro do-conset-constraints-intersection ((symbol (conset constraints) &optional result)
+                                              &body body)
+  (let ((min (gensym "MIN"))
+        (max (gensym "MAX")))
+    (once-only ((conset conset)
+                (constraints constraints))
+      `(flet ((body (,symbol)
+                (declare (type constraint ,symbol))
+                ,@body))
+         (when ,constraints
+           (let ((,min (conset-min ,conset))
+                 (,max (conset-max ,conset)))
+             (declare (optimize speed))
+             (map nil (lambda (constraint)
+                        (declare (type constraint constraint))
+                        (let ((number (constraint-number constraint)))
+                          (when (and (<= ,min number)
+                                     (< number ,max)
+                                     (conset-member constraint ,conset))
+                            (body constraint))))
+                  ,constraints)))
+         ,result))))
 
+(defmacro do-eql-vars ((symbol (var constraints) &optional result) &body body)
+  (once-only ((var         var)
+              (constraints constraints))
+    `(flet ((body-fun (,symbol)
+              ,@body))
+       (body-fun ,var)
+       (do-conset-constraints-intersection
+           (con (,constraints (lambda-var-eql-var-constraints ,var)) ,result)
+         (let ((x (constraint-x con))
+               (y (constraint-y con)))
+           (body-fun (if (eq ,var x) y x)))))))
+
+(defmacro do-inheritable-constraints ((symbol (conset variable) &optional result)
+                                      &body body)
+  (once-only ((conset   conset)
+              (variable variable))
+    `(block nil
+       (flet ((body-fun (,symbol)
+                ,@body))
+         (do-conset-constraints-intersection
+             (con (,conset (lambda-var-inheritable-constraints ,variable)))
+           (body-fun con))
+         (do-conset-constraints-intersection
+             (con (,conset (lambda-var-eql-var-constraints ,variable)) ,result)
+           (body-fun con))))))
+
+(defmacro do-propagatable-constraints ((symbol (conset variable) &optional result)
+                                       &body body)
+  (once-only ((conset conset)
+              (variable variable))
+    `(block nil
+       (flet ((body-fun (,symbol)
+                ,@body))
+         (do-conset-constraints-intersection
+             (con (,conset (lambda-var-private-constraints ,variable)))
+           (body-fun con))
+         (do-conset-constraints-intersection
+             (con (,conset (lambda-var-eql-var-constraints ,variable)))
+           (body-fun con))
+         (do-conset-constraints-intersection
+             (con (,conset (lambda-var-inheritable-constraints ,variable)) ,result)
+           (body-fun con))))))
+
+(declaim (inline conset-lvar-lambda-var-eql-p conset-add-lvar-lambda-var-eql))
+(defun conset-lvar-lambda-var-eql-p (conset lvar lambda-var)
+  (let ((constraint (find-constraint 'eql lambda-var lvar nil)))
+    (and constraint
+         (conset-member constraint conset))))
+
+(defun conset-add-lvar-lambda-var-eql (conset lvar lambda-var)
+  (let ((constraint (find-or-create-constraint 'eql lambda-var lvar nil)))
+    (conset-adjoin constraint conset)))
+
+(declaim (inline conset-add-constraint conset-add-constraint-to-eql))
+(defun conset-add-constraint (conset kind x y not-p)
+  (declare (type conset conset)
+           (type lambda-var x))
+  (conset-adjoin (find-or-create-constraint kind x y not-p)
+                 conset))
+
+(defun conset-add-constraint-to-eql (conset kind x y not-p &optional (target conset))
+  (declare (type conset target conset)
+           (type lambda-var x))
+  (do-eql-vars (x (x conset))
+    (conset-add-constraint target kind x y not-p)))
+
+(declaim (inline conset-clear-lambda-var))
+(defun conset-clear-lambda-var (conset var)
+  (conset-difference conset (lambda-var-constraints var)))
+
+;;; Copy all CONSTRAINTS involving FROM-VAR - except the (EQL VAR
+;;; LVAR) ones - to all of the variables in the VARS list.
+(defun inherit-constraints (vars from-var constraints target)
+  (do-inheritable-constraints (con (constraints from-var))
+    (let ((eq-x (eq from-var (constraint-x con)))
+          (eq-y (eq from-var (constraint-y con))))
+      (dolist (var vars)
+        (conset-add-constraint target
+                               (constraint-kind con)
+                               (if eq-x var (constraint-x con))
+                               (if eq-y var (constraint-y con))
+                               (constraint-not-p con))))))
+
+;; Add an (EQL LAMBDA-VAR LAMBDA-VAR) constraint on VAR1 and VAR2 and
+;; inherit each other's constraints.
+(defun add-eql-var-var-constraint (var1 var2 constraints
+                                   &optional (target constraints))
+  (let ((constraint (find-or-create-constraint 'eql var1 var2 nil)))
+    (unless (conset-member constraint target)
+      (conset-adjoin constraint target)
+      (collect ((eql1) (eql2))
+        (do-eql-vars (var1 (var1 constraints))
+          (eql1 var1))
+        (do-eql-vars (var2 (var2 constraints))
+          (eql2 var2))
+        (inherit-constraints (eql1) var2 constraints target)
+        (inherit-constraints (eql2) var1 constraints target))
+      t)))
+\f
 ;;; If REF is to a LAMBDA-VAR with CONSTRAINTs (i.e. we can do flow
 ;;; analysis on it), then return the LAMBDA-VAR, otherwise NIL.
 #!-sb-fluid (declaim (inline ok-ref-lambda-var))
   (let ((use (lvar-uses lvar)))
     (cond ((ref-p use)
            (let ((lambda-var (ok-ref-lambda-var use)))
-             (when lambda-var
-               (let ((constraint (find-constraint 'eql lambda-var lvar nil)))
-                 (when (and constraint (sset-member constraint constraints))
-                   lambda-var)))))
+             (and lambda-var
+                  (conset-lvar-lambda-var-eql-p constraints lvar lambda-var)
+                  lambda-var)))
           ((cast-p use)
            (ok-lvar-lambda-var (cast-value use) constraints)))))
-
-(defmacro do-eql-vars ((symbol (var constraints) &optional result) &body body)
-  (once-only ((var var))
-    `(let ((,symbol ,var))
-       (flet ((body-fun ()
-                ,@body))
-         (body-fun)
-         (do-sset-elements (con ,constraints ,result)
-           (let ((other (and (eq (constraint-kind con) 'eql)
-                             (eq (constraint-not-p con) nil)
-                             (cond ((eq ,var (constraint-x con))
-                                    (constraint-y con))
-                                   ((eq ,var (constraint-y con))
-                                    (constraint-x con))
-                                   (t
-                                    nil)))))
-             (when other
-               (setq ,symbol other)
-               (when (lambda-var-p ,symbol)
-                 (body-fun)))))))))
-
 ;;;; Searching constraints
 
-;;; Add the indicated test constraint to BLOCK. We don't add the
-;;; constraint if the block has multiple predecessors, since it only
-;;; holds on this particular path.
-(defun add-test-constraint (fun x y not-p constraints target)
-  (cond ((and (eq 'eql fun) (lambda-var-p y) (not not-p))
-         (add-eql-var-var-constraint x y constraints target))
-        (t
-         (do-eql-vars (x (x constraints))
-           (let ((con (find-or-create-constraint fun x y not-p)))
-             (sset-adjoin con target)))))
+;;; Add the indicated test constraint to TARGET.
+(defun precise-add-test-constraint (fun x y not-p constraints target)
+  (if (and (eq 'eql fun) (lambda-var-p y) (not not-p))
+      (add-eql-var-var-constraint x y constraints target)
+      (conset-add-constraint-to-eql constraints fun x y not-p target))
   (values))
 
+(defun add-test-constraint (quick-p fun x y not-p constraints target)
+  (cond (quick-p
+         (conset-add-constraint target fun x y not-p))
+        (t
+         (precise-add-test-constraint fun x y not-p constraints target))))
 ;;; Add complementary constraints to the consequent and alternative
 ;;; blocks of IF. We do nothing if X is NIL.
-(defun add-complement-constraints (fun x y not-p constraints
-                                   consequent-constraints
-                                   alternative-constraints)
+(declaim (inline precise-add-test-constraint quick-add-complement-constraints))
+(defun precise-add-complement-constraints (fun x y not-p constraints
+                                           consequent-constraints
+                                           alternative-constraints)
   (when x
-    (add-test-constraint fun x y not-p constraints
-                         consequent-constraints)
-    (add-test-constraint fun x y (not not-p) constraints
-                         alternative-constraints))
+    (precise-add-test-constraint fun x y not-p constraints
+                                consequent-constraints)
+    (precise-add-test-constraint fun x y (not not-p) constraints
+                                 alternative-constraints))
   (values))
 
+(defun quick-add-complement-constraints (fun x y not-p
+                                         consequent-constraints
+                                         alternative-constraints)
+  (when x
+    (conset-add-constraint consequent-constraints fun x y not-p)
+    (conset-add-constraint alternative-constraints fun x y (not not-p)))
+  (values))
+
+(defun add-complement-constraints (quick-p fun x y not-p constraints
+                                   consequent-constraints
+                                   alternative-constraints)
+  (if quick-p
+      (quick-add-complement-constraints fun x y not-p
+                                        consequent-constraints
+                                        alternative-constraints)
+      (precise-add-complement-constraints fun x y not-p constraints
+                                          consequent-constraints
+                                          alternative-constraints)))
+
+(defun add-combination-test-constraints (use constraints
+                                         consequent-constraints
+                                         alternative-constraints
+                                         quick-p)
+  (flet ((add (fun x y not-p)
+           (add-complement-constraints quick-p
+                                       fun x y not-p
+                                       constraints
+                                       consequent-constraints
+                                       alternative-constraints))
+         (prop (triples target)
+           (map nil (lambda (constraint)
+                      (destructuring-bind (kind x y &optional not-p)
+                          constraint
+                        (when (and kind x y)
+                          (add-test-constraint quick-p
+                                               kind x y
+                                               not-p constraints
+                                               target))))
+                triples)))
+    (when (eq (combination-kind use) :known)
+      (binding* ((info (combination-fun-info use) :exit-if-null)
+                 (propagate (fun-info-constraint-propagate-if
+                             info)
+                            :exit-if-null))
+        (multiple-value-bind (lvar type if else)
+            (funcall propagate use constraints)
+          (prop if consequent-constraints)
+          (prop else alternative-constraints)
+          (when (and lvar type)
+            (add 'typep (ok-lvar-lambda-var lvar constraints)
+                 type nil)
+            (return-from add-combination-test-constraints)))))
+    (let* ((name (lvar-fun-name
+                  (basic-combination-fun use)))
+           (args (basic-combination-args use))
+           (ptype (gethash name *backend-predicate-types*)))
+      (when ptype
+        (add 'typep (ok-lvar-lambda-var (first args)
+                                        constraints)
+             ptype nil)))))
+
 ;;; Add test constraints to the consequent and alternative blocks of
 ;;; the test represented by USE.
 (defun add-test-constraints (use if constraints)
   ;; can't guarantee that the optimization will be done, so we still
   ;; need to avoid barfing on this case.
   (unless (eq (if-consequent if) (if-alternative if))
-    (let ((consequent-constraints (make-sset))
-          (alternative-constraints (make-sset)))
+    (let ((consequent-constraints (make-conset))
+          (alternative-constraints (make-conset))
+          (quick-p (policy if (> compilation-speed speed))))
       (macrolet ((add (fun x y not-p)
-                   `(add-complement-constraints ,fun ,x ,y ,not-p
-                     constraints
-                     consequent-constraints
-                     alternative-constraints)))
+                   `(add-complement-constraints quick-p
+                                                ,fun ,x ,y ,not-p
+                                                constraints
+                                                consequent-constraints
+                                                alternative-constraints)))
         (typecase use
           (ref
            (add 'typep (ok-lvar-lambda-var (ref-lvar use) constraints)
                              (ok-lvar-lambda-var (first args) constraints)
                              (if (ctype-p val)
                                  val
-                                 (specifier-type val))
+                                 (let ((*compiler-error-context* use))
+                                   (specifier-type val)))
                              nil)))))
                  ((eq eql)
                   (let* ((arg1 (first args))
                          (var2 (ok-lvar-lambda-var arg2 constraints)))
                     ;; The code below assumes that the constant is the
                     ;; second argument in case of variable to constant
-                    ;; comparision which is sometimes true (see source
+                    ;; comparison which is sometimes true (see source
                     ;; transformations for EQ, EQL and CHAR=). Fixing
                     ;; that would result in more constant substitutions
                     ;; which is not a universally good thing, thus the
                     ;; unnatural asymmetry of the tests.
                     (cond ((not var1)
                            (when var2
-                             (add-test-constraint 'typep var2 (lvar-type arg1)
+                             (add-test-constraint quick-p
+                                                  'typep var2 (lvar-type arg1)
                                                   nil constraints
                                                   consequent-constraints)))
                           (var2
                            (add 'eql var1 var2 nil))
                           ((constant-lvar-p arg2)
-                           (add 'eql var1 (ref-leaf (principal-lvar-use arg2))
+                           (add 'eql var1
+                                (find-constant (lvar-value arg2))
                                 nil))
                           (t
-                           (add-test-constraint 'typep var1 (lvar-type arg2)
+                           (add-test-constraint quick-p
+                                                'typep var1 (lvar-type arg2)
                                                 nil constraints
                                                 consequent-constraints)))))
                  ((< >)
                     (when var2
                       (add (if (eq name '<) '> '<) var2 (lvar-type arg1) nil))))
                  (t
-                  (let ((ptype (gethash name *backend-predicate-types*)))
-                    (when ptype
-                      (add 'typep (ok-lvar-lambda-var (first args) constraints)
-                           ptype nil))))))))))
+                  (add-combination-test-constraints use constraints
+                                                    consequent-constraints
+                                                    alternative-constraints
+                                                    quick-p))))))))
       (values consequent-constraints alternative-constraints))))
 
 ;;;; Applying constraints
        (eq (numeric-type-complexp x) :real)))
 
 ;;; Exactly the same as CONSTRAIN-INTEGER-TYPE, but for float numbers.
+;;;
+;;; In contrast to the integer version, here the input types can have
+;;; open bounds in addition to closed ones and we don't increment or
+;;; decrement a bound to honor OR-EQUAL being NIL but put an open bound
+;;; into the result instead, if appropriate.
 (defun constrain-float-type (x y greater or-equal)
   (declare (type numeric-type x y))
   (declare (ignorable x y greater or-equal)) ; for CROSS-FLOAT-INFINITY-KLUDGE
            (tighter-p (x ref)
              (cond ((null x) nil)
                    ((null ref) t)
-                   ((and or-equal
-                         (= (type-bound-number x) (type-bound-number ref)))
-                    ;; X is tighter if REF is not an open bound and X is
-                    (and (not (consp ref)) (consp x)))
+                   ((= (type-bound-number x) (type-bound-number ref))
+                    ;; X is tighter if X is an open bound and REF is not
+                    (and (consp x) (not (consp ref))))
                    (greater
                     (< (type-bound-number ref) (type-bound-number x)))
                    (t
           (modified-numeric-type x :low new-bound)
           (modified-numeric-type x :high new-bound)))))
 
+;;; Return true if LEAF is "visible" from NODE.
+(defun leaf-visible-from-node-p (leaf node)
+  (cond
+   ((lambda-var-p leaf)
+    ;; A LAMBDA-VAR is visible iif it is homed in a CLAMBDA that is an
+    ;; ancestor for NODE.
+    (let ((leaf-lambda (lambda-var-home leaf)))
+      (loop for lambda = (node-home-lambda node)
+            then (lambda-parent lambda)
+            while lambda
+            when (eq lambda leaf-lambda)
+            return t)))
+   ;; FIXME: Check on FUNCTIONALs (CLAMBDAs and OPTIONAL-DISPATCHes),
+   ;; not just LAMBDA-VARs.
+   (t
+    ;; Assume everything else is globally visible.
+    t)))
+
 ;;; Given the set of CONSTRAINTS for a variable and the current set of
 ;;; restrictions from flow analysis IN, set the type for REF
 ;;; accordingly.
-(defun constrain-ref-type (ref constraints in)
-  (declare (type ref ref) (type sset constraints in))
+(defun constrain-ref-type (ref in)
+  (declare (type ref ref) (type conset in))
   ;; KLUDGE: The NOT-SET and NOT-FPZ here are so that we don't need to
   ;; cons up endless union types when propagating large number of EQL
   ;; constraints -- eg. from large CASE forms -- instead we just
         (not-fpz nil)
         (not-res *empty-type*)
         (leaf (ref-leaf ref)))
+    (declare (type lambda-var leaf))
     (flet ((note-not (x)
              (if (fp-zero-p x)
                  (push x not-fpz)
                  (when (or constrain-symbols (null x) (not (symbolp x)))
                    (add-to-xset x not-set)))))
-      (do-sset-elements (con constraints)
-        (when (sset-member con in)
-          (let* ((x (constraint-x con))
-                 (y (constraint-y con))
-                 (not-p (constraint-not-p con))
-                 (other (if (eq x leaf) y x))
-                 (kind (constraint-kind con)))
-            (case kind
-              (typep
+      (do-propagatable-constraints (con (in leaf))
+        (let* ((x (constraint-x con))
+               (y (constraint-y con))
+               (not-p (constraint-not-p con))
+               (other (if (eq x leaf) y x))
+               (kind (constraint-kind con)))
+          (case kind
+            (typep
+             (if not-p
+                 (if (member-type-p other)
+                     (mapc-member-type-members #'note-not other)
+                     (setq not-res (type-union not-res other)))
+                 (setq res (type-approx-intersection2 res other))))
+            (eql
+             (let ((other-type (leaf-type other)))
                (if not-p
-                   (if (member-type-p other)
-                       (mapc-member-type-members #'note-not other)
-                       (setq not-res (type-union not-res other)))
-                   (setq res (type-approx-intersection2 res other))))
-              (eql
-               (unless (lvar-p other)
-                 (let ((other-type (leaf-type other)))
-                   (if not-p
-                       (when (and (constant-p other)
-                                  (member-type-p other-type))
-                         (note-not (constant-value other)))
-                       (let ((leaf-type (leaf-type leaf)))
-                         (cond
-                           ((or (constant-p other)
-                                (and (leaf-refs other) ; protect from
+                   (when (and (constant-p other)
+                              (member-type-p other-type))
+                     (note-not (constant-value other)))
+                   (let ((leaf-type (leaf-type leaf)))
+                     (cond
+                       ((or (constant-p other)
+                            (and (leaf-refs other) ; protect from
                                         ; deleted vars
-                                     (csubtypep other-type leaf-type)
-                                     (not (type= other-type leaf-type))))
-                            (change-ref-leaf ref other)
-                            (when (constant-p other) (return)))
-                           (t
-                            (setq res (type-approx-intersection2
-                                       res other-type)))))))))
-              ((< >)
-               (cond
-                 ((and (integer-type-p res) (integer-type-p y))
-                  (let ((greater (eq kind '>)))
-                    (let ((greater (if not-p (not greater) greater)))
-                      (setq res
-                            (constrain-integer-type res y greater not-p)))))
-                 ((and (float-type-p res) (float-type-p y))
-                  (let ((greater (eq kind '>)))
-                    (let ((greater (if not-p (not greater) greater)))
-                      (setq res
-                            (constrain-float-type res y greater not-p))))))))))))
+                                 (csubtypep other-type leaf-type)
+                                 (not (type= other-type leaf-type))
+                                 ;; Don't change to a LEAF not visible here.
+                                 (leaf-visible-from-node-p other ref)))
+                        (change-ref-leaf ref other)
+                        (when (constant-p other) (return)))
+                       (t
+                        (setq res (type-approx-intersection2
+                                   res other-type))))))))
+            ((< >)
+             (cond
+               ((and (integer-type-p res) (integer-type-p y))
+                (let ((greater (eq kind '>)))
+                  (let ((greater (if not-p (not greater) greater)))
+                    (setq res
+                          (constrain-integer-type res y greater not-p)))))
+               ((and (float-type-p res) (float-type-p y))
+                (let ((greater (eq kind '>)))
+                  (let ((greater (if not-p (not greater) greater)))
+                    (setq res
+                          (constrain-float-type res y greater not-p)))))))))))
     (cond ((and (if-p (node-dest ref))
                 (or (xset-member-p nil not-set)
                     (csubtypep (specifier-type 'null) not-res)))
   (let ((lvar (ref-lvar ref))
         (leaf (ref-leaf ref)))
     (when (and (lambda-var-p leaf) lvar)
-      (sset-adjoin (find-or-create-constraint 'eql leaf lvar nil)
-                   gen))))
-
-;;; Copy all CONSTRAINTS involving FROM-VAR - except the (EQL VAR
-;;; LVAR) ones - to all of the variables in the VARS list.
-(defun inherit-constraints (vars from-var constraints target)
-  (do-sset-elements (con constraints)
-    ;; Constant substitution is controversial.
-    (unless (constant-p (constraint-y con))
-      (dolist (var vars)
-        (let ((eq-x (eq from-var (constraint-x con)))
-              (eq-y (eq from-var (constraint-y con))))
-          (when (or (and eq-x (not (lvar-p (constraint-y con))))
-                    eq-y)
-            (sset-adjoin (find-or-create-constraint
-                          (constraint-kind con)
-                          (if eq-x var (constraint-x con))
-                          (if eq-y var (constraint-y con))
-                          (constraint-not-p con))
-                         target)))))))
-
-;; Add an (EQL LAMBDA-VAR LAMBDA-VAR) constraint on VAR1 and VAR2 and
-;; inherit each other's constraints.
-(defun add-eql-var-var-constraint (var1 var2 constraints
-                                   &optional (target constraints))
-  (let ((con (find-or-create-constraint 'eql var1 var2 nil)))
-    (when (sset-adjoin con target)
-      (collect ((eql1) (eql2))
-        (do-eql-vars (var1 (var1 constraints))
-          (eql1 var1))
-        (do-eql-vars (var2 (var2 constraints))
-          (eql2 var2))
-        (inherit-constraints (eql1) var2 constraints target)
-        (inherit-constraints (eql2) var1 constraints target))
-      t)))
+      (conset-add-lvar-lambda-var-eql gen lvar leaf))))
 
 ;; Add an (EQL LAMBDA-VAR LAMBDA-VAR) constraint on VAR and LVAR's
 ;; LAMBDA-VAR if possible.
 ;;;    constraint.]
 ;;; -- For any LAMBDA-VAR set, delete all constraints on that var; add
 ;;;    a type constraint based on the new value type.
-(declaim (ftype (function (cblock sset
-                           &key (:ref-preprocessor (or null function))
-                                (:set-preprocessor (or null function)))
-                          sset)
+(declaim (ftype (function (cblock conset boolean)
+                          conset)
                 constraint-propagate-in-block))
-(defun constraint-propagate-in-block (block gen &key
-                                            ref-preprocessor set-preprocessor)
+(defun constraint-propagate-in-block (block gen preprocess-refs-p)
   (do-nodes (node lvar block)
     (typecase node
       (bind
                  for var in (lambda-vars fun)
                  and val in (combination-args call)
                  when (and val (lambda-var-constraints var))
-                 do (let* ((type (lvar-type val))
-                           (con (find-or-create-constraint 'typep var type
-                                                           nil)))
-                      (sset-adjoin con gen))
-                 (maybe-add-eql-var-var-constraint var val gen)))))
+                 do (let ((type (lvar-type val)))
+                      (unless (eq type *universal-type*)
+                        (conset-add-constraint gen 'typep var type nil)))
+                    (maybe-add-eql-var-var-constraint var val gen)))))
       (ref
        (when (ok-ref-lambda-var node)
          (maybe-add-eql-var-lvar-constraint node gen)
-         (when ref-preprocessor
-           (funcall ref-preprocessor node gen))))
+         (when preprocess-refs-p
+           (constrain-ref-type node gen))))
       (cast
        (let ((lvar (cast-value node)))
          (let ((var (ok-lvar-lambda-var lvar gen)))
            (when var
              (let ((atype (single-value-type (cast-derived-type node)))) ;FIXME
-               (do-eql-vars (var (var gen))
-                 (let ((con (find-or-create-constraint 'typep var atype nil)))
-                   (sset-adjoin con gen))))))))
+               (unless (eq atype *universal-type*)
+                 (conset-add-constraint-to-eql gen 'typep var atype nil)))))))
       (cset
        (binding* ((var (set-var node))
                   (nil (lambda-var-p var) :exit-if-null)
-                  (cons (lambda-var-constraints var) :exit-if-null))
-         (when set-preprocessor
-           (funcall set-preprocessor var))
-         (sset-difference gen cons)
-         (let* ((type (single-value-type (node-derived-type node)))
-                (con (find-or-create-constraint 'typep var type nil)))
-           (sset-adjoin con gen))
-         (maybe-add-eql-var-var-constraint var (set-value node) gen)))))
+                  (nil (lambda-var-constraints var) :exit-if-null))
+         (when (policy node (and (= speed 3) (> speed compilation-speed)))
+           (let ((type (lambda-var-type var)))
+             (unless (eql *universal-type* type)
+               (do-eql-vars (other (var gen))
+                 (unless (eql other var)
+                   (conset-add-constraint gen 'typep other type nil))))))
+         (conset-clear-lambda-var gen var)
+         (let ((type (single-value-type (node-derived-type node))))
+           (unless (eq type *universal-type*)
+             (conset-add-constraint gen 'typep var type nil)))
+         (unless (policy node (> compilation-speed speed))
+           (maybe-add-eql-var-var-constraint var (set-value node) gen))))
+      (combination
+       (when (eq (combination-kind node) :known)
+         (binding* ((info (combination-fun-info node) :exit-if-null)
+                    (propagate (fun-info-constraint-propagate info)
+                               :exit-if-null)
+                    (constraints (funcall propagate node gen))
+                    (register (if (policy node
+                                          (> compilation-speed speed))
+                                  #'conset-add-constraint
+                                  #'conset-add-constraint-to-eql)))
+           (map nil (lambda (constraint)
+                      (destructuring-bind (kind x y &optional not-p)
+                          constraint
+                        (when (and kind x y)
+                          (funcall register gen
+                                   kind x y
+                                   not-p))))
+                constraints))))))
   gen)
 
 (defun constraint-propagate-if (block gen)
         (when (node-p use)
           (add-test-constraints use node gen))))))
 
-(defun constrain-node (node cons)
-  (let* ((var (ref-leaf node))
-         (con (lambda-var-constraints var)))
-    (constrain-ref-type node con cons)))
-
 ;;; Starting from IN compute OUT and (consequent/alternative
-;;; constraints if the block ends with and IF). Return the list of
+;;; constraints if the block ends with an IF). Return the list of
 ;;; successors that may need to be recomputed.
-(defun find-block-type-constraints (block &key final-pass-p)
+(defun find-block-type-constraints (block final-pass-p)
   (declare (type cblock block))
   (let ((gen (constraint-propagate-in-block
               block
               (if final-pass-p
                   (block-in block)
-                  (copy-sset (block-in block)))
-              :ref-preprocessor (if final-pass-p #'constrain-node nil))))
+                  (copy-conset (block-in block)))
+              final-pass-p)))
     (setf (block-gen block) gen)
     (multiple-value-bind (consequent-constraints alternative-constraints)
         (constraint-propagate-if block gen)
                  (old-alternative-constraints (if-alternative-constraints node))
                  (succ ()))
             ;; Add the consequent and alternative constraints to GEN.
-            (cond ((sset-empty consequent-constraints)
+            (cond ((conset-empty consequent-constraints)
                    (setf (if-consequent-constraints node) gen)
                    (setf (if-alternative-constraints node) gen))
                   (t
-                   (setf (if-consequent-constraints node) (copy-sset gen))
-                   (sset-union (if-consequent-constraints node)
-                               consequent-constraints)
+                   (setf (if-consequent-constraints node) (copy-conset gen))
+                   (conset-union (if-consequent-constraints node)
+                                 consequent-constraints)
                    (setf (if-alternative-constraints node) gen)
-                   (sset-union (if-alternative-constraints node)
-                               alternative-constraints)))
+                   (conset-union (if-alternative-constraints node)
+                                 alternative-constraints)))
             ;; Has the consequent been changed?
             (unless (and old-consequent-constraints
-                         (sset= (if-consequent-constraints node)
-                                old-consequent-constraints))
+                         (conset= (if-consequent-constraints node)
+                                  old-consequent-constraints))
               (push (if-consequent node) succ))
             ;; Has the alternative been changed?
             (unless (and old-alternative-constraints
-                         (sset= (if-alternative-constraints node)
-                                old-alternative-constraints))
+                         (conset= (if-alternative-constraints node)
+                                  old-alternative-constraints))
               (push (if-alternative node) succ))
             succ)
           ;; There is no IF.
           (unless (and (block-out block)
-                       (sset= gen (block-out block)))
+                       (conset= gen (block-out block)))
             (setf (block-out block) gen)
             (block-succ block))))))
 
 ;;; block.
 (defun use-result-constraints (block)
   (declare (type cblock block))
-  (constraint-propagate-in-block block (block-in block)
-                                 :ref-preprocessor #'constrain-node))
+  (constraint-propagate-in-block block (block-in block) t))
 
 ;;; Give an empty constraints set to any var that doesn't have one and
 ;;; isn't a set closure var. Since a var that we previously rejected
                (unless (lambda-var-constraints var)
                  (when (or (null (lambda-var-sets var))
                            (not (closure-var-p var)))
-                   (setf (lambda-var-constraints var) (make-sset)))))))
+                   (setf (lambda-var-constraints var) (make-conset)))))))
       (frob fun)
       (dolist (let (lambda-lets fun))
         (frob let)))))
 
 ;;; Return the constraints that flow from PRED to SUCC. This is
-;;; BLOCK-OUT unless PRED ends with and IF and test constraints were
+;;; BLOCK-OUT unless PRED ends with an IF and test constraints were
 ;;; added.
 (defun block-out-for-successor (pred succ)
   (declare (type cblock pred succ))
       (let ((out (block-out-for-successor pred block)))
         (when out
           (if in
-              (sset-intersection in out)
-              (setq in (copy-sset out))))))
-    (or in (make-sset))))
+              (conset-intersection in out)
+              (setq in (copy-conset out))))))
+    (or in (make-conset))))
 
 (defun update-block-in (block)
   (let ((in (compute-block-in block)))
-    (cond ((and (block-in block) (sset= in (block-in block)))
+    (cond ((and (block-in block) (conset= in (block-in block)))
            nil)
           (t
            (setf (block-in block) in)))))
         ;; USE-RESULT-CONSTRAINTS later.
         (dolist (block leading-blocks)
           (setf (block-in block) (compute-block-in block))
-          (find-block-type-constraints block :final-pass-p t))
+          (find-block-type-constraints block t))
         (setq blocks-to-process (copy-list rest-of-blocks))
         ;; The rest of the blocks.
         (dolist (block rest-of-blocks)
           (aver (eq block (pop blocks-to-process)))
           (setf (block-in block) (compute-block-in block))
-          (enqueue (find-block-type-constraints block)))
+          (enqueue (find-block-type-constraints block nil)))
         ;; Propagate constraints
         (loop for block = (pop blocks-to-process)
               while block do
               (unless (eq block (component-tail component))
                 (when (update-block-in block)
-                  (enqueue (find-block-type-constraints block)))))
+                  (enqueue (find-block-type-constraints block nil)))))
         rest-of-blocks))))
 
 (defun constraint-propagate (component)
   (init-var-constraints component)
 
   (unless (block-out (component-head component))
-    (setf (block-out (component-head component)) (make-sset)))
+    (setf (block-out (component-head component)) (make-conset)))
 
   (dolist (block (find-and-propagate-constraints component))
     (unless (block-delete-p block)