lib/Target/ARM/ARMConstantIslandPass.cpp

   1 //===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands --------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Chris Lattner and is distributed under the
   6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains a pass that splits the constant pool up into 'islands'
  11 // which are scattered through-out the function.  This is required due to the
  12 // limited pc-relative displacements that ARM has.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
  17 #include "ARM.h"
  18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "ARMInstrInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  28 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  30 using namespace llvm;
  31
  32 STATISTIC(NumCPEs,     "Number of constpool entries");
  33 STATISTIC(NumSplit,    "Number of uncond branches inserted");
  34 STATISTIC(NumCBrFixed, "Number of cond branches fixed");
  35 STATISTIC(NumUBrFixed, "Number of uncond branches fixed");
  36
  37 namespace {
  38   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
  39   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
  40   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
  41   /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
  42   /// special instructions.
  43   ///
  44   /// The terminology used in this pass includes:
  45   ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
  46   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
  47   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
  48   ///             tracks a list of users.
  49   class VISIBILITY_HIDDEN ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
  50     /// NextUID - Assign unique ID's to CPE's.
  51     unsigned NextUID;
  52
  53     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
  54     /// by MBB Number.  The two-byte pads required for Thumb alignment are
  55     /// counted as part of the following block (i.e., the offset and size for
  56     /// a padded block will both be ==2 mod 4).
  57     std::vector<unsigned> BBSizes;
  58
  59     /// BBOffsets - the offset of each MBB in bytes, starting from 0.
  60     /// The two-byte pads required for Thumb alignment are counted as part of
  61     /// the following block.
  62     std::vector<unsigned> BBOffsets;
  63
  64     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
  65     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
  66     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
  67     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
  68
  69     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
  70     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
  71     /// allowed from the instruction to the CP.
  72     struct CPUser {
  73       MachineInstr *MI;
  74       MachineInstr *CPEMI;
  75       unsigned MaxDisp;
  76       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp)
  77         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp) {}
  78     };
  79
  80     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
  81     /// constant pools and their max displacement.
  82     std::vector<CPUser> CPUsers;
  83
  84     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
  85     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
  86     /// reference this entry.
  87     struct CPEntry {
  88       MachineInstr *CPEMI;
  89       unsigned CPI;
  90       unsigned RefCount;
  91       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
  92         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
  93     };
  94
  95     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
  96     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
  97     /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
  98     /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
  99     /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
 100     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
 101
 102     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
 103     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
 104     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
 105     /// opcode.
 106     struct ImmBranch {
 107       MachineInstr *MI;
 108       unsigned MaxDisp : 31;
 109       bool isCond : 1;
 110       int UncondBr;
 111       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
 112         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
 113     };
 114
 115     /// Branches - Keep track of all the immediate branch instructions.
 116     ///
 117     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
 118
 119     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
 120     ///
 121     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
 122
 123     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
 124     /// the branch fix up pass.
 125     bool HasFarJump;
 126
 127     const TargetInstrInfo *TII;
 128     ARMFunctionInfo *AFI;
 129     bool isThumb;
 130   public:
 131     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 132
 133     virtual const char *getPassName() const {
 134       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
 135     }
 136
 137   private:
 138     void DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
 139                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
 140     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
 141     void InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
 142                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
 143     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
 144     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
 145     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
 146     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
 147     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
 148     bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset,
 149                       MachineBasicBlock** NewMBB);
 150     MachineBasicBlock* AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
 151                         std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP);
 152     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
 153                       MachineBasicBlock** NewMBB);
 154     bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, unsigned CPUserIndex);
 155     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
 156     bool RemoveUnusedCPEntries();
 157     bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
 158                       MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp,
 159                       bool DoDump);
 160     bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
 161                         unsigned Disp);
 162     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
 163                         unsigned Disp, bool NegativeOK);
 164     bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
 165     bool FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
 166     bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
 167     bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
 168     bool UndoLRSpillRestore();
 169
 170     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
 171     void dumpBBs();
 172     void verify(MachineFunction &Fn);
 173   };
 174 }
 175
 176 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
 177 void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &Fn) {
 178   assert(BBOffsets.size() == BBSizes.size());
 179   for (unsigned i = 1, e = BBOffsets.size(); i != e; ++i)
 180     assert(BBOffsets[i-1]+BBSizes[i-1] == BBOffsets[i]);
 181   if (isThumb) {
 182     for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
 183          MBBI != E; ++MBBI) {
 184       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
 185       if (!MBB->empty() &&
 186           MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
 187         assert((BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 == 0 &&
 188                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 == 0) ||
 189                (BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 != 0 &&
 190                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 != 0));
 191     }
 192   }
 193 }
 194
 195 /// print block size and offset information - debugging
 196 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
 197   for (unsigned J = 0, E = BBOffsets.size(); J !=E; ++J) {
 198     DOUT << "block" << J << " offset" << BBOffsets[J] <<
 199                             " size" << BBSizes[J] << "\n";
 200   }
 201 }
 202
 203 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
 204 /// island pass.
 205 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
 206   return new ARMConstantIslands();
 207 }
 208
 209 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 210   MachineConstantPool &MCP = *Fn.getConstantPool();
 211
 212   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
 213   AFI = Fn.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 214   isThumb = AFI->isThumbFunction();
 215
 216   HasFarJump = false;
 217
 218   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
 219   // the numbers agree with the position of the block in the function.
 220   Fn.RenumberBlocks();
 221
 222   /// Thumb functions containing constant pools get 2-byte alignment.  This is so
 223   /// we can keep exact track of where the alignment padding goes.  Set default.
 224   AFI->setAlign(isThumb ? 1U : 2U);
 225
 226   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
 227   // we put them all at the end of the function.
 228   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
 229   if (!MCP.isEmpty()) {
 230     DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
 231     if (isThumb)
 232       AFI->setAlign(2U);
 233   }
 234
 235   /// The next UID to take is the first unused one.
 236   NextUID = CPEMIs.size();
 237
 238   // Do the initial scan of the function, building up information about the
 239   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
 240   // constant pool users.
 241   InitialFunctionScan(Fn, CPEMIs);
 242   CPEMIs.clear();
 243
 244   /// Remove dead constant pool entries.
 245   RemoveUnusedCPEntries();
 246
 247   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
 248   // is no change.
 249   bool MadeChange = false;
 250   while (true) {
 251     bool Change = false;
 252     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
 253       Change |= HandleConstantPoolUser(Fn, i);
 254     DEBUG(dumpBBs());
 255     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
 256       Change |= FixUpImmediateBr(Fn, ImmBranches[i]);
 257     DEBUG(dumpBBs());
 258     if (!Change)
 259       break;
 260     MadeChange = true;
 261   }
 262
 263   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
 264   verify(Fn);
 265
 266   // If LR has been forced spilled and no far jumps (i.e. BL) has been issued.
 267   // Undo the spill / restore of LR if possible.
 268   if (!HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump() && isThumb)
 269     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
 270
 271   BBSizes.clear();
 272   BBOffsets.clear();
 273   WaterList.clear();
 274   CPUsers.clear();
 275   CPEntries.clear();
 276   ImmBranches.clear();
 277   PushPopMIs.clear();
 278
 279   return MadeChange;
 280 }
 281
 282 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
 283 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
 284 void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
 285                                         std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs){
 286   // Create the basic block to hold the CPE's.
 287   MachineBasicBlock *BB = new MachineBasicBlock();
 288   Fn.getBasicBlockList().push_back(BB);
 289
 290   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
 291   // identity mapping of CPI's to CPE's.
 292   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs =
 293     Fn.getConstantPool()->getConstants();
 294
 295   const TargetData &TD = *Fn.getTarget().getTargetData();
 296   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
 297     unsigned Size = TD.getTypeSize(CPs[i].getType());
 298     // Verify that all constant pool entries are a multiple of 4 bytes.  If not,
 299     // we would have to pad them out or something so that instructions stay
 300     // aligned.
 301     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
 302     MachineInstr *CPEMI =
 303       BuildMI(BB, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
 304                            .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
 305     CPEMIs.push_back(CPEMI);
 306
 307     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
 308     std::vector<CPEntry> CPEs;
 309     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
 310     CPEntries.push_back(CPEs);
 311     NumCPEs++;
 312     DOUT << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i << "\n";
 313   }
 314 }
 315
 316 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
 317 /// into the block immediately after it.
 318 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
 319   // Get the next machine basic block in the function.
 320   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
 321   if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
 322     return false;
 323
 324   MachineBasicBlock *NextBB = next(MBBI);
 325   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
 326        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
 327     if (*I == NextBB)
 328       return true;
 329
 330   return false;
 331 }
 332
 333 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
 334 /// look up the corresponding CPEntry.
 335 ARMConstantIslands::CPEntry
 336 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
 337                                         const MachineInstr *CPEMI) {
 338   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
 339   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
 340   // linear search.
 341   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
 342     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
 343       return &CPEs[i];
 344   }
 345   return NULL;
 346 }
 347
 348 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
 349 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
 350 /// and finding all of the constant pool users.
 351 void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
 352                                  const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
 353   unsigned Offset = 0;
 354   for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
 355        MBBI != E; ++MBBI) {
 356     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
 357
 358     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
 359     // 'water' that a constant pool island could be placed.
 360     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
 361       WaterList.push_back(&MBB);
 362
 363     unsigned MBBSize = 0;
 364     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
 365          I != E; ++I) {
 366       // Add instruction size to MBBSize.
 367       MBBSize += ARM::GetInstSize(I);
 368
 369       int Opc = I->getOpcode();
 370       if (TII->isBranch(Opc)) {
 371         bool isCond = false;
 372         unsigned Bits = 0;
 373         unsigned Scale = 1;
 374         int UOpc = Opc;
 375         switch (Opc) {
 376         case ARM::tBR_JTr:
 377           // A Thumb table jump may involve padding; for the offsets to
 378           // be right, functions containing these must be 4-byte aligned.
 379           AFI->setAlign(2U);
 380           if ((Offset+MBBSize)%4 != 0)
 381             MBBSize += 2;           // padding
 382           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
 383         default:
 384           continue;  // Ignore other JT branches
 385         case ARM::Bcc:
 386           isCond = true;
 387           UOpc = ARM::B;
 388           // Fallthrough
 389         case ARM::B:
 390           Bits = 24;
 391           Scale = 4;
 392           break;
 393         case ARM::tBcc:
 394           isCond = true;
 395           UOpc = ARM::tB;
 396           Bits = 8;
 397           Scale = 2;
 398           break;
 399         case ARM::tB:
 400           Bits = 11;
 401           Scale = 2;
 402           break;
 403         }
 404
 405         // Record this immediate branch.
 406         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
 407         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
 408       }
 409
 410       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
 411         PushPopMIs.push_back(I);
 412
 413       // Scan the instructions for constant pool operands.
 414       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
 415         if (I->getOperand(op).isConstantPoolIndex()) {
 416           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
 417           // from the PC that this instruction permits.
 418
 419           // Basic size info comes from the TSFlags field.
 420           unsigned Bits = 0;
 421           unsigned Scale = 1;
 422           unsigned TSFlags = I->getInstrDescriptor()->TSFlags;
 423           switch (TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
 424           default:
 425             // Constant pool entries can reach anything.
 426             if (I->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
 427               continue;
 428             if (I->getOpcode() == ARM::tLEApcrel) {
 429               Bits = 8;  // Taking the address of a CP entry.
 430               break;
 431             }
 432             assert(0 && "Unknown addressing mode for CP reference!");
 433           case ARMII::AddrMode1: // AM1: 8 bits << 2
 434             Bits = 8;
 435             Scale = 4;  // Taking the address of a CP entry.
 436             break;
 437           case ARMII::AddrMode2:
 438             Bits = 12;  // +-offset_12
 439             break;
 440           case ARMII::AddrMode3:
 441             Bits = 8;   // +-offset_8
 442             break;
 443             // addrmode4 has no immediate offset.
 444           case ARMII::AddrMode5:
 445             Bits = 8;
 446             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
 447             break;
 448           case ARMII::AddrModeT1:
 449             Bits = 5;  // +offset_5
 450             break;
 451           case ARMII::AddrModeT2:
 452             Bits = 5;
 453             Scale = 2;  // +(offset_5*2)
 454             break;
 455           case ARMII::AddrModeT4:
 456             Bits = 5;
 457             Scale = 4;  // +(offset_5*4)
 458             break;
 459           case ARMII::AddrModeTs:
 460             Bits = 8;
 461             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
 462             break;
 463           }
 464
 465           // Remember that this is a user of a CP entry.
 466           unsigned CPI = I->getOperand(op).getConstantPoolIndex();
 467           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
 468           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
 469           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs));
 470
 471           // Increment corresponding CPEntry reference count.
 472           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
 473           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
 474           CPE->RefCount++;
 475
 476           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
 477           // rest of the operands.
 478           break;
 479         }
 480     }
 481
 482     // In thumb mode, if this block is a constpool island, we may need padding
 483     // so it's aligned on 4 byte boundary.
 484     if (isThumb &&
 485         !MBB.empty() &&
 486         MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
 487         (Offset%4) != 0)
 488       MBBSize += 2;
 489
 490     BBSizes.push_back(MBBSize);
 491     BBOffsets.push_back(Offset);
 492     Offset += MBBSize;
 493   }
 494 }
 495
 496 /// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
 497 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
 498 /// around inside the function.
 499 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
 500   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
 501
 502   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
 503   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
 504   // it is in.
 505   unsigned Offset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
 506
 507   // If we're looking for a CONSTPOOL_ENTRY in Thumb, see if this block has
 508   // alignment padding, and compensate if so.
 509   if (isThumb &&
 510       MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
 511       Offset%4 != 0)
 512     Offset += 2;
 513
 514   // Sum instructions before MI in MBB.
 515   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
 516     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
 517     if (&*I == MI) return Offset;
 518     Offset += ARM::GetInstSize(I);
 519   }
 520 }
 521
 522 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
 523 /// ID.
 524 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
 525                               const MachineBasicBlock *RHS) {
 526   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
 527 }
 528
 529 /// UpdateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
 530 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
 531 /// and update the arrays that parallel this numbering.
 532 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
 533   // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
 534   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
 535
 536   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
 537   // renumbered) block numbers.
 538   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
 539
 540   // Likewise for BBOffsets.
 541   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
 542
 543   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
 544   // available water after it.
 545   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
 546     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
 547                      CompareMBBNumbers);
 548   WaterList.insert(IP, NewBB);
 549 }
 550
 551
 552 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
 553 /// an unconditional branch.  Update datastructures and renumber blocks to
 554 /// account for this change and returns the newly created block.
 555 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
 556   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
 557
 558   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
 559   MachineBasicBlock *NewBB = new MachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
 560   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
 561   OrigBB->getParent()->getBasicBlockList().insert(MBBI, NewBB);
 562
 563   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
 564   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
 565
 566   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
 567   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
 568   BuildMI(OrigBB, TII->get(isThumb ? ARM::tB : ARM::B)).addMBB(NewBB);
 569   NumSplit++;
 570
 571   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
 572   while (!OrigBB->succ_empty()) {
 573     MachineBasicBlock *Succ = *OrigBB->succ_begin();
 574     OrigBB->removeSuccessor(Succ);
 575     NewBB->addSuccessor(Succ);
 576
 577     // This pass should be run after register allocation, so there should be no
 578     // PHI nodes to update.
 579     assert((Succ->empty() || Succ->begin()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
 580            && "PHI nodes should be eliminated by now!");
 581   }
 582
 583   // OrigBB branches to NewBB.
 584   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
 585
 586   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
 587   // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
 588   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
 589   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
 590
 591   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
 592   // renumbered) block numbers.
 593   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
 594
 595   // Likewise for BBOffsets.
 596   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
 597
 598   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having
 599   // available water after it (but not if it's already there, which happens
 600   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
 601   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
 602   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
 603     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
 604                      CompareMBBNumbers);
 605   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
 606   if (WaterBB == OrigBB)
 607     WaterList.insert(next(IP), NewBB);
 608   else
 609     WaterList.insert(IP, OrigBB);
 610
 611   // Figure out how large the first NewMBB is.  (It cannot
 612   // contain a constpool_entry or tablejump.)
 613   unsigned NewBBSize = 0;
 614   for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
 615        I != E; ++I)
 616     NewBBSize += ARM::GetInstSize(I);
 617
 618   unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
 619   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
 620   // Set the size of NewBB in BBSizes.
 621   BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
 622
 623   // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
 624   // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
 625   unsigned delta = isThumb ? 2 : 4;
 626   BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
 627
 628   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
 629   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
 630
 631   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
 632   AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
 633
 634   return NewBB;
 635 }
 636
 637 /// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
 638 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
 639 /// constant pool entry).
 640 bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset,
 641                       unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp, bool NegativeOK) {
 642   // On Thumb offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for
 643   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
 644   // Effectively, the valid range of displacements is 2 bytes smaller for such
 645   // references.
 646   if (isThumb && UserOffset%4 !=0)
 647     UserOffset -= 2;
 648   // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
 649   if (isThumb && TrialOffset%4 != 0)
 650     TrialOffset += 2;
 651
 652   if (UserOffset <= TrialOffset) {
 653     // User before the Trial.
 654     if (TrialOffset-UserOffset <= MaxDisp)
 655       return true;
 656   } else if (NegativeOK) {
 657     if (UserOffset-TrialOffset <= MaxDisp)
 658       return true;
 659   }
 660   return false;
 661 }
 662
 663 /// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
 664 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
 665
 666 bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
 667                          MachineBasicBlock* Water, unsigned MaxDisp)
 668 {
 669   MachineFunction::iterator I = next(MachineFunction::iterator(Water));
 670   unsigned CPEOffset = BBOffsets[Water->getNumber()] +
 671                        BBSizes[Water->getNumber()];
 672
 673   // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
 674   // the offset of the instruction.  (Currently applies only to ARM, so
 675   // no alignment compensation attempted here.)
 676   if (CPEOffset < UserOffset)
 677     UserOffset += 4;
 678
 679   return OffsetIsInRange (UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
 680 }
 681
 682 /// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
 683 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
 684 bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
 685                                       MachineInstr *CPEMI,
 686                                       unsigned MaxDisp, bool DoDump) {
 687   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
 688   assert(CPEOffset%4 == 0 && "Misaligned CPE");
 689
 690   if (DoDump) {
 691     DOUT << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
 692          << " max delta=" << MaxDisp
 693          << " insn address=" << UserOffset
 694          << " CPE address=" << CPEOffset
 695          << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI;
 696   }
 697
 698   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
 699 }
 700
 701 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
 702 /// unconditionally branches to its only successor.
 703 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
 704   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
 705     return false;
 706
 707   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
 708   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
 709   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
 710   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB)
 711     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
 712   return false;
 713 }
 714
 715 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
 716                                               int delta) {
 717   MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
 718   for(unsigned i=BB->getNumber()+1; i<BB->getParent()->getNumBlockIDs(); i++) {
 719     BBOffsets[i] += delta;
 720     // If some existing blocks have padding, adjust the padding as needed, a
 721     // bit tricky.  delta can be negative so don't use % on that.
 722     if (isThumb) {
 723       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
 724       if (!MBB->empty()) {
 725         // Constant pool entries require padding.
 726         if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
 727           unsigned oldOffset = BBOffsets[i] - delta;
 728           if (oldOffset%4==0 && BBOffsets[i]%4!=0) {
 729             // add new padding
 730             BBSizes[i] += 2;
 731             delta += 2;
 732           } else if (oldOffset%4!=0 && BBOffsets[i]%4==0) {
 733             // remove existing padding
 734             BBSizes[i] -=2;
 735             delta -= 2;
 736           }
 737         }
 738         // Thumb jump tables require padding.  They can be at the end, or
 739         // followed by an unconditional branch.
 740         MachineInstr *ThumbJTMI = NULL;
 741         if (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::tBR_JTr)
 742           ThumbJTMI = prior(MBB->end());
 743         else if (prior(MBB->end()) != MBB->begin() &&
 744                 prior(prior(MBB->end()))->getOpcode() == ARM::tBR_JTr)
 745           ThumbJTMI = prior(prior(MBB->end()));
 746         if (ThumbJTMI) {
 747           unsigned newMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
 748           unsigned oldMIOffset = newMIOffset - delta;
 749           if (oldMIOffset%4 == 0 && newMIOffset%4 != 0) {
 750             // remove existing padding
 751             BBSizes[i] -= 2;
 752             delta -= 2;
 753           } else if (oldMIOffset%4 != 0 && newMIOffset%4 == 0) {
 754             // add new padding
 755             BBSizes[i] += 2;
 756             delta += 2;
 757           }
 758         }
 759         if (delta==0)
 760           return;
 761       }
 762       MBBI = next(MBBI);
 763     }
 764   }
 765 }
 766
 767 /// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
 768 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
 769 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed
 770 /// the entry, false if we didn't.
 771
 772 bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
 773   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
 774   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
 775   assert(CPE && "Unexpected!");
 776   if (--CPE->RefCount == 0) {
 777     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
 778     CPE->CPEMI = NULL;
 779     NumCPEs--;
 780     return true;
 781   }
 782   return false;
 783 }
 784
 785 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
 786 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
 787 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
 788 /// 0 = no existing entry found
 789 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
 790 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
 791 int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
 792 {
 793   MachineInstr *UserMI = U.MI;
 794   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
 795
 796   // Check to see if the CPE is already in-range.
 797   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, true)) {
 798     DOUT << "In range\n";
 799     return 1;
 800   }
 801
 802   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
 803   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getConstantPoolIndex();
 804   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
 805   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
 806     // We already tried this one
 807     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
 808       continue;
 809     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
 810     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
 811       continue;
 812     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, false)) {
 813       DOUT << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#" << CPEs[i].CPI << "\n";
 814       // Point the CPUser node to the replacement
 815       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
 816       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
 817       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
 818         if (UserMI->getOperand(j).isConstantPoolIndex()) {
 819           UserMI->getOperand(j).setConstantPoolIndex(CPEs[i].CPI);
 820           break;
 821         }
 822       // Adjust the refcount of the clone...
 823       CPEs[i].RefCount++;
 824       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
 825       // addresses changed, so we don't need another pass.
 826       return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
 827     }
 828   }
 829   return 0;
 830 }
 831
 832 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
 833 /// the specific unconditional branch instruction.
 834 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
 835   return (Opc == ARM::tB) ? ((1<<10)-1)*2 : ((1<<23)-1)*4;
 836 }
 837
 838 /// AcceptWater - Small amount of common code factored out of the following.
 839
 840 MachineBasicBlock* ARMConstantIslands::AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
 841                           std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP) {
 842   DOUT << "found water in range\n";
 843   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent
 844   // insertions in this vicinity to go after the one we're
 845   // about to insert.  This considerably reduces the number
 846   // of times we have to move the same CPE more than once.
 847   WaterList.erase(IP);
 848   // CPE goes before following block (NewMBB).
 849   return next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
 850 }
 851
 852 /// LookForWater - look for an existing entry in the WaterList in which
 853 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
 854 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, *NewMBB
 855 /// is set to the WaterList entry.
 856 /// For ARM, we prefer the water that's farthest away.  For Thumb, prefer
 857 /// water that will not introduce padding to water that will; within each
 858 /// group, prefer the water that's farthest away.
 859
 860 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
 861                                       MachineBasicBlock** NewMBB) {
 862   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IPThatWouldPad;
 863   MachineBasicBlock* WaterBBThatWouldPad = NULL;
 864   if (!WaterList.empty()) {
 865     for (std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP = prior(WaterList.end()),
 866         B = WaterList.begin();; --IP) {
 867       MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
 868       if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U.MaxDisp)) {
 869         if (isThumb &&
 870             (BBOffsets[WaterBB->getNumber()] +
 871              BBSizes[WaterBB->getNumber()])%4 != 0) {
 872           // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
 873           // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
 874           if (!WaterBBThatWouldPad) {
 875             WaterBBThatWouldPad = WaterBB;
 876             IPThatWouldPad = IP;
 877           }
 878         } else {
 879           *NewMBB = AcceptWater(WaterBB, IP);
 880           return true;
 881         }
 882     }
 883       if (IP == B)
 884         break;
 885     }
 886   }
 887   if (isThumb && WaterBBThatWouldPad) {
 888     *NewMBB = AcceptWater(WaterBBThatWouldPad, IPThatWouldPad);
 889     return true;
 890   }
 891   return false;
 892 }
 893
 894 /// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for
 895 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
 896 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
 897 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
 898 /// unconditional branch around it.  In either case *NewMBB is set to a
 899 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
 900 /// is not adjusted).
 901
 902 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
 903                         unsigned UserOffset, MachineBasicBlock** NewMBB) {
 904   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
 905   MachineInstr *UserMI = U.MI;
 906   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
 907   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
 908   unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] +
 909                                BBSizes[UserMBB->getNumber()];
 910   assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
 911
 912   // If the use is at the end of the block, or the end of the block
 913   // is within range, make new water there.  (The addition below is
 914   // for the unconditional branch we will be adding:  4 bytes on ARM,
 915   // 2 on Thumb.  Possible Thumb alignment padding is allowed for
 916   // inside OffsetIsInRange.
 917   // If the block ends in an unconditional branch already, it is water,
 918   // and is known to be out of range, so we'll always be adding a branch.)
 919   if (&UserMBB->back() == UserMI ||
 920       OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb ? 2: 4),
 921            U.MaxDisp, !isThumb)) {
 922     DOUT << "Split at end of block\n";
 923     if (&UserMBB->back() == UserMI)
 924       assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
 925     *NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
 926     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
 927     // Record it for branch lengthening; this new branch will not get out of
 928     // range, but if the preceding conditional branch is out of range, the
 929     // targets will be exchanged, and the altered branch may be out of
 930     // range, so the machinery has to know about it.
 931     int UncondBr = isThumb ? ARM::tB : ARM::B;
 932     BuildMI(UserMBB, TII->get(UncondBr)).addMBB(*NewMBB);
 933     unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
 934     ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
 935                           MaxDisp, false, UncondBr));
 936     int delta = isThumb ? 2 : 4;
 937     BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
 938     AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
 939   } else {
 940     // What a big block.  Find a place within the block to split it.
 941     // This is a little tricky on Thumb since instructions are 2 bytes
 942     // and constant pool entries are 4 bytes: if instruction I references
 943     // island CPE, and instruction I+1 references CPE', it will
 944     // not work well to put CPE as far forward as possible, since then
 945     // CPE' cannot immediately follow it (that location is 2 bytes
 946     // farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd need to create
 947     // a new island.  So, we make a first guess, then walk through the
 948     // instructions between the one currently being looked at and the
 949     // possible insertion point, and make sure any other instructions
 950     // that reference CPEs will be able to use the same island area;
 951     // if not, we back up the insertion point.
 952
 953     // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be
 954     // inserting (allows for long branch on Thumb).  Alignment of the
 955     // island is handled inside OffsetIsInRange.
 956     unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.MaxDisp -4;
 957     // This could point off the end of the block if we've already got
 958     // constant pool entries following this block; only the last one is
 959     // in the water list.  Back past any possible branches (allow for a
 960     // conditional and a maximally long unconditional).
 961     if (BaseInsertOffset >= BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1])
 962       BaseInsertOffset = BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1] -
 963                               (isThumb ? 6 : 8);
 964     unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
 965            CPEMI->getOperand(2).getImm();
 966     MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
 967     ++MI;
 968     unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
 969     for (unsigned Offset = UserOffset+ARM::GetInstSize(UserMI);
 970          Offset < BaseInsertOffset;
 971          Offset += ARM::GetInstSize(MI),
 972             MI = next(MI)) {
 973       if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
 974         if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset,
 975               CPUsers[CPUIndex].MaxDisp, !isThumb)) {
 976           BaseInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
 977           EndInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
 978         }
 979         // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs
 980         // being reused within the block, but it doesn't matter much.
 981         EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
 982         CPUIndex++;
 983       }
 984     }
 985     DOUT << "Split in middle of big block\n";
 986     *NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
 987   }
 988 }
 989
 990 /// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
 991 /// is out-of-range.  If so, pick it up the constant pool value and move it some
 992 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
 993 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
 994 bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn,
 995                                                 unsigned CPUserIndex){
 996   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
 997   MachineInstr *UserMI = U.MI;
 998   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
 999   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getConstantPoolIndex();
1000   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1001   MachineBasicBlock *NewMBB;
1002   // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
1003   //  hardware keeps in the PC (2 insns ahead of the reference).
1004   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
1005
1006   // Special case: tLEApcrel are two instructions MI's. The actual user is the
1007   // second instruction.
1008   if (UserMI->getOpcode() == ARM::tLEApcrel)
1009     UserOffset += 2;
1010
1011   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1012   // in range.
1013   int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
1014   if (result==1) return false;
1015   else if (result==2) return true;
1016
1017   // No existing clone of this CPE is within range.
1018   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1019   unsigned ID  = NextUID++;
1020
1021   // Look for water where we can place this CPE.  We look for the farthest one
1022   // away that will work.  Forward references only for now (although later
1023   // we might find some that are backwards).
1024
1025   if (!LookForWater(U, UserOffset, &NewMBB)) {
1026     // No water found.
1027     DOUT << "No water found\n";
1028     CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, &NewMBB);
1029   }
1030
1031   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1032   MachineBasicBlock *NewIsland = new MachineBasicBlock();
1033   Fn.getBasicBlockList().insert(NewMBB, NewIsland);
1034
1035   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1036   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1037
1038   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1039   DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
1040
1041   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1042   // add it to the island.
1043   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
1044                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
1045   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1046   NumCPEs++;
1047
1048   BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
1049   // Compensate for .align 2 in thumb mode.
1050   if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0)
1051     Size += 2;
1052   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1053   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
1054   AdjustBBOffsetsAfter(NewIsland, Size);
1055
1056   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1057   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1058     if (UserMI->getOperand(i).isConstantPoolIndex()) {
1059       UserMI->getOperand(i).setConstantPoolIndex(ID);
1060       break;
1061     }
1062
1063   DOUT << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t" << *UserMI;
1064
1065   return true;
1066 }
1067
1068 /// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1069 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1070 void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1071   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1072   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1073   CPEMI->eraseFromParent();
1074   BBSizes[CPEBB->getNumber()] -= Size;
1075   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1076   if (CPEBB->empty()) {
1077     // In thumb mode, the size of island may be  padded by two to compensate for
1078     // the alignment requirement.  Then it will now be 2 when the block is
1079     // empty, so fix this.
1080     // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1081     if (BBSizes[CPEBB->getNumber()] != 0) {
1082       Size += BBSizes[CPEBB->getNumber()];
1083       BBSizes[CPEBB->getNumber()] = 0;
1084     }
1085   }
1086   AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB, -Size);
1087   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1088   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1089   // shouldn't happen currently.
1090   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1091   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1092 }
1093
1094 /// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1095 /// are zero.
1096 bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
1097   unsigned MadeChange = false;
1098   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1099       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1100       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1101         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1102           RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1103           CPEs[j].CPEMI = NULL;
1104           MadeChange = true;
1105         }
1106       }
1107   }
1108   return MadeChange;
1109 }
1110
1111 /// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1112 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1113 bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1114                                      unsigned MaxDisp) {
1115   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1116   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
1117   unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
1118
1119   DOUT << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1120        << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1121        << " max delta=" << MaxDisp
1122        << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1123        << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI;
1124
1125   if (BrOffset <= DestOffset) {
1126     // Branch before the Dest.
1127     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1128       return true;
1129   } else {
1130     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1131       return true;
1132   }
1133   return false;
1134 }
1135
1136 /// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1137 /// away to fit in its displacement field.
1138 bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1139   MachineInstr *MI = Br.MI;
1140   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
1141
1142   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1143   if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1144     return false;
1145
1146   if (!Br.isCond)
1147     return FixUpUnconditionalBr(Fn, Br);
1148   return FixUpConditionalBr(Fn, Br);
1149 }
1150
1151 /// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1152 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1153 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1154 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to to a branch.
1155 bool
1156 ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1157   MachineInstr *MI = Br.MI;
1158   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1159   assert(isThumb && "Expected a Thumb function!");
1160
1161   // Use BL to implement far jump.
1162   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1163   MI->setInstrDescriptor(TII->get(ARM::tBfar));
1164   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
1165   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
1166   HasFarJump = true;
1167   NumUBrFixed++;
1168
1169   DOUT << "  Changed B to long jump " << *MI;
1170
1171   return true;
1172 }
1173
1174 /// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1175 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1176 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1177 bool
1178 ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1179   MachineInstr *MI = Br.MI;
1180   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
1181
1182   // Add a unconditional branch to the destination and invert the branch
1183   // condition to jump over it:
1184   // blt L1
1185   // =>
1186   // bge L2
1187   // b   L1
1188   // L2:
1189   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImmedValue();
1190   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1191
1192   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1193   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1194   // split the MBB before the next instruction.
1195   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1196   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1197   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1198
1199   NumCBrFixed++;
1200   if (BMI != MI) {
1201     if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == MBB->back() &&
1202         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1203       // Last MI in the BB is a unconditional branch. Can we simply invert the
1204       // condition and swap destinations:
1205       // beq L1
1206       // b   L2
1207       // =>
1208       // bne L2
1209       // b   L1
1210       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
1211       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1212         DOUT << "  Invert Bcc condition and swap its destination with " << *BMI;
1213         BMI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(DestBB);
1214         MI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(NewDest);
1215         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1216         return true;
1217       }
1218     }
1219   }
1220
1221   if (NeedSplit) {
1222     SplitBlockBeforeInstr(MI);
1223     // No need for the branch to the next block. We're adding a unconditional
1224     // branch to the destination.
1225     int delta = ARM::GetInstSize(&MBB->back());
1226     BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
1227     MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1228     AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
1229     MBB->back().eraseFromParent();
1230     // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
1231   }
1232   MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1233
1234   DOUT << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1235        << " also invert condition and change dest. to BB#"
1236        << NextBB->getNumber() << "\n";
1237
1238   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1239   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1240   BuildMI(MBB, TII->get(MI->getOpcode())).addMBB(NextBB).addImm(CC);
1241   Br.MI = &MBB->back();
1242   BBSizes[MBB->getNumber()] += ARM::GetInstSize(&MBB->back());
1243   BuildMI(MBB, TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1244   BBSizes[MBB->getNumber()] += ARM::GetInstSize(&MBB->back());
1245   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1246   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1247
1248   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1249   BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= ARM::GetInstSize(MI);
1250   MI->eraseFromParent();
1251
1252   // The net size change is an addition of one unconditional branch.
1253   int delta = ARM::GetInstSize(&MBB->back());
1254   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
1255   return true;
1256 }
1257
1258 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1259 /// LR / restores LR to pc.
1260 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
1261   bool MadeChange = false;
1262   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1263     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1264     if (MI->getNumOperands() == 1) {
1265         if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1266             MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC)
1267           BuildMI(MI->getParent(), TII->get(ARM::tBX_RET));
1268         MI->eraseFromParent();
1269         MadeChange = true;
1270     }
1271   }
1272   return MadeChange;
1273 }