More dead code removal (using -Wunreachable-code)
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
1 //===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands ------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // 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 "Thumb2InstrInfo.h"
21 #include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
27 #include "llvm/Support/Debug.h"
28 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
29 #include "llvm/Support/Format.h"
30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
36 #include <algorithm>
37 using namespace llvm;
38
39 STATISTIC(NumCPEs,       "Number of constpool entries");
40 STATISTIC(NumSplit,      "Number of uncond branches inserted");
41 STATISTIC(NumCBrFixed,   "Number of cond branches fixed");
42 STATISTIC(NumUBrFixed,   "Number of uncond branches fixed");
43 STATISTIC(NumTBs,        "Number of table branches generated");
44 STATISTIC(NumT2CPShrunk, "Number of Thumb2 constantpool instructions shrunk");
45 STATISTIC(NumT2BrShrunk, "Number of Thumb2 immediate branches shrunk");
46 STATISTIC(NumCBZ,        "Number of CBZ / CBNZ formed");
47 STATISTIC(NumJTMoved,    "Number of jump table destination blocks moved");
48 STATISTIC(NumJTInserted, "Number of jump table intermediate blocks inserted");
49
50
51 static cl::opt<bool>
52 AdjustJumpTableBlocks("arm-adjust-jump-tables", cl::Hidden, cl::init(true),
53           cl::desc("Adjust basic block layout to better use TB[BH]"));
54
55 // FIXME: This option should be removed once it has received sufficient testing.
56 static cl::opt<bool>
57 AlignConstantIslands("arm-align-constant-islands", cl::Hidden, cl::init(true),
58           cl::desc("Align constant islands in code"));
59
60 /// UnknownPadding - Return the worst case padding that could result from
61 /// unknown offset bits.  This does not include alignment padding caused by
62 /// known offset bits.
63 ///
64 /// @param LogAlign log2(alignment)
65 /// @param KnownBits Number of known low offset bits.
66 static inline unsigned UnknownPadding(unsigned LogAlign, unsigned KnownBits) {
67   if (KnownBits < LogAlign)
68     return (1u << LogAlign) - (1u << KnownBits);
69   return 0;
70 }
71
72 /// WorstCaseAlign - Assuming only the low KnownBits bits in Offset are exact,
73 /// add padding such that:
74 ///
75 /// 1. The result is aligned to 1 << LogAlign.
76 ///
77 /// 2. No other value of the unknown bits would require more padding.
78 ///
79 /// This may add more padding than is required to satisfy just one of the
80 /// constraints.  It is necessary to compute alignment this way to guarantee
81 /// that we don't underestimate the padding before an aligned block.  If the
82 /// real padding before a block is larger than we think, constant pool entries
83 /// may go out of range.
84 static inline unsigned WorstCaseAlign(unsigned Offset, unsigned LogAlign,
85                                       unsigned KnownBits) {
86   // Add the worst possible padding that the unknown bits could cause.
87   Offset += UnknownPadding(LogAlign, KnownBits);
88
89   // Then align the result.
90   return RoundUpToAlignment(Offset, 1u << LogAlign);
91 }
92
93 namespace {
94   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
95   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
96   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
97   /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
98   /// special instructions.
99   ///
100   /// The terminology used in this pass includes:
101   ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
102   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
103   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
104   ///             tracks a list of users.
105   class ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
106     /// BasicBlockInfo - Information about the offset and size of a single
107     /// basic block.
108     struct BasicBlockInfo {
109       /// Offset - Distance from the beginning of the function to the beginning
110       /// of this basic block.
111       ///
112       /// The offset is always aligned as required by the basic block.
113       unsigned Offset;
114
115       /// Size - Size of the basic block in bytes.  If the block contains
116       /// inline assembly, this is a worst case estimate.
117       ///
118       /// The size does not include any alignment padding whether from the
119       /// beginning of the block, or from an aligned jump table at the end.
120       unsigned Size;
121
122       /// KnownBits - The number of low bits in Offset that are known to be
123       /// exact.  The remaining bits of Offset are an upper bound.
124       uint8_t KnownBits;
125
126       /// Unalign - When non-zero, the block contains instructions (inline asm)
127       /// of unknown size.  The real size may be smaller than Size bytes by a
128       /// multiple of 1 << Unalign.
129       uint8_t Unalign;
130
131       /// PostAlign - When non-zero, the block terminator contains a .align
132       /// directive, so the end of the block is aligned to 1 << PostAlign
133       /// bytes.
134       uint8_t PostAlign;
135
136       BasicBlockInfo() : Offset(0), Size(0), KnownBits(0), Unalign(0),
137         PostAlign(0) {}
138
139       /// Compute the number of known offset bits internally to this block.
140       /// This number should be used to predict worst case padding when
141       /// splitting the block.
142       unsigned internalKnownBits() const {
143         return Unalign ? Unalign : KnownBits;
144       }
145
146       /// Compute the offset immediately following this block.  If LogAlign is
147       /// specified, return the offset the successor block will get if it has
148       /// this alignment.
149       unsigned postOffset(unsigned LogAlign = 0) const {
150         unsigned PO = Offset + Size;
151         unsigned LA = std::max(unsigned(PostAlign), LogAlign);
152         if (!LA)
153           return PO;
154         // Add alignment padding from the terminator.
155         return WorstCaseAlign(PO, LA, internalKnownBits());
156       }
157
158       /// Compute the number of known low bits of postOffset.  If this block
159       /// contains inline asm, the number of known bits drops to the
160       /// instruction alignment.  An aligned terminator may increase the number
161       /// of know bits.
162       /// If LogAlign is given, also consider the alignment of the next block.
163       unsigned postKnownBits(unsigned LogAlign = 0) const {
164         return std::max(std::max(unsigned(PostAlign), LogAlign),
165                         internalKnownBits());
166       }
167     };
168
169     std::vector<BasicBlockInfo> BBInfo;
170
171     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
172     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
173     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
174     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
175
176     /// NewWaterList - The subset of WaterList that was created since the
177     /// previous iteration by inserting unconditional branches.
178     SmallSet<MachineBasicBlock*, 4> NewWaterList;
179
180     typedef std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator water_iterator;
181
182     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
183     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
184     /// allowed from the instruction to the CP.  The HighWaterMark records the
185     /// highest basic block where a new CPEntry can be placed.  To ensure this
186     /// pass terminates, the CP entries are initially placed at the end of the
187     /// function and then move monotonically to lower addresses.  The
188     /// exception to this rule is when the current CP entry for a particular
189     /// CPUser is out of range, but there is another CP entry for the same
190     /// constant value in range.  We want to use the existing in-range CP
191     /// entry, but if it later moves out of range, the search for new water
192     /// should resume where it left off.  The HighWaterMark is used to record
193     /// that point.
194     struct CPUser {
195       MachineInstr *MI;
196       MachineInstr *CPEMI;
197       MachineBasicBlock *HighWaterMark;
198     private:
199       unsigned MaxDisp;
200     public:
201       bool NegOk;
202       bool IsSoImm;
203       bool KnownAlignment;
204       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp,
205              bool neg, bool soimm)
206         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp), NegOk(neg), IsSoImm(soimm),
207           KnownAlignment(false) {
208         HighWaterMark = CPEMI->getParent();
209       }
210       /// getMaxDisp - Returns the maximum displacement supported by MI.
211       /// Correct for unknown alignment.
212       unsigned getMaxDisp() const {
213         return KnownAlignment ? MaxDisp : MaxDisp - 2;
214       }
215     };
216
217     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
218     /// constant pools and their max displacement.
219     std::vector<CPUser> CPUsers;
220
221     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
222     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
223     /// reference this entry.
224     struct CPEntry {
225       MachineInstr *CPEMI;
226       unsigned CPI;
227       unsigned RefCount;
228       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
229         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
230     };
231
232     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
233     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
234     /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
235     /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
236     /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
237     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
238
239     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
240     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
241     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
242     /// opcode.
243     struct ImmBranch {
244       MachineInstr *MI;
245       unsigned MaxDisp : 31;
246       bool isCond : 1;
247       int UncondBr;
248       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
249         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
250     };
251
252     /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
253     ///
254     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
255
256     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
257     ///
258     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
259
260     /// T2JumpTables - Keep track of all the Thumb2 jumptable instructions.
261     SmallVector<MachineInstr*, 4> T2JumpTables;
262
263     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
264     /// the branch fix up pass.
265     bool HasFarJump;
266
267     MachineFunction *MF;
268     MachineConstantPool *MCP;
269     const ARMInstrInfo *TII;
270     const ARMSubtarget *STI;
271     ARMFunctionInfo *AFI;
272     bool isThumb;
273     bool isThumb1;
274     bool isThumb2;
275   public:
276     static char ID;
277     ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(ID) {}
278
279     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
280
281     virtual const char *getPassName() const {
282       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
283     }
284
285   private:
286     void DoInitialPlacement(std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
287     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
288     unsigned getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI);
289     void JumpTableFunctionScan();
290     void InitialFunctionScan(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
291     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
292     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
293     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB);
294     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
295     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
296     bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset, water_iterator &WaterIter);
297     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
298                         MachineBasicBlock *&NewMBB);
299     bool HandleConstantPoolUser(unsigned CPUserIndex);
300     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
301     bool RemoveUnusedCPEntries();
302     bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
303                       MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp, bool NegOk,
304                       bool DoDump = false);
305     bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
306                         CPUser &U, unsigned &Growth);
307     bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
308     bool FixUpImmediateBr(ImmBranch &Br);
309     bool FixUpConditionalBr(ImmBranch &Br);
310     bool FixUpUnconditionalBr(ImmBranch &Br);
311     bool UndoLRSpillRestore();
312     bool mayOptimizeThumb2Instruction(const MachineInstr *MI) const;
313     bool OptimizeThumb2Instructions();
314     bool OptimizeThumb2Branches();
315     bool ReorderThumb2JumpTables();
316     bool OptimizeThumb2JumpTables();
317     MachineBasicBlock *AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB,
318                                                   MachineBasicBlock *JTBB);
319
320     void ComputeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB);
321     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
322     unsigned GetUserOffset(CPUser&) const;
323     void dumpBBs();
324     void verify();
325
326     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
327                          unsigned Disp, bool NegativeOK, bool IsSoImm = false);
328     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
329                          const CPUser &U) {
330       return OffsetIsInRange(UserOffset, TrialOffset,
331                              U.getMaxDisp(), U.NegOk, U.IsSoImm);
332     }
333   };
334   char ARMConstantIslands::ID = 0;
335 }
336
337 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
338 void ARMConstantIslands::verify() {
339 #ifndef NDEBUG
340   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
341        MBBI != E; ++MBBI) {
342     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
343     unsigned Align = MBB->getAlignment();
344     unsigned MBBId = MBB->getNumber();
345     assert(BBInfo[MBBId].Offset % (1u << Align) == 0);
346     assert(!MBBId || BBInfo[MBBId - 1].postOffset() <= BBInfo[MBBId].Offset);
347   }
348   for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
349     CPUser &U = CPUsers[i];
350     unsigned UserOffset = GetUserOffset(U);
351     assert(CPEIsInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, U.getMaxDisp(), U.NegOk) &&
352            "Constant pool entry out of range!");
353   }
354 #endif
355 }
356
357 /// print block size and offset information - debugging
358 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
359   DEBUG({
360     for (unsigned J = 0, E = BBInfo.size(); J !=E; ++J) {
361       const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[J];
362       dbgs() << format("%08x BB#%u\t", BBI.Offset, J)
363              << " kb=" << unsigned(BBI.KnownBits)
364              << " ua=" << unsigned(BBI.Unalign)
365              << " pa=" << unsigned(BBI.PostAlign)
366              << format(" size=%#x\n", BBInfo[J].Size);
367     }
368   });
369 }
370
371 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
372 /// island pass.
373 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
374   return new ARMConstantIslands();
375 }
376
377 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
378   MF = &mf;
379   MCP = mf.getConstantPool();
380
381   DEBUG(dbgs() << "***** ARMConstantIslands: "
382                << MCP->getConstants().size() << " CP entries, aligned to "
383                << MCP->getConstantPoolAlignment() << " bytes *****\n");
384
385   TII = (const ARMInstrInfo*)MF->getTarget().getInstrInfo();
386   AFI = MF->getInfo<ARMFunctionInfo>();
387   STI = &MF->getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
388
389   isThumb = AFI->isThumbFunction();
390   isThumb1 = AFI->isThumb1OnlyFunction();
391   isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
392
393   HasFarJump = false;
394
395   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
396   // the numbers agree with the position of the block in the function.
397   MF->RenumberBlocks();
398
399   // Try to reorder and otherwise adjust the block layout to make good use
400   // of the TB[BH] instructions.
401   bool MadeChange = false;
402   if (isThumb2 && AdjustJumpTableBlocks) {
403     JumpTableFunctionScan();
404     MadeChange |= ReorderThumb2JumpTables();
405     // Data is out of date, so clear it. It'll be re-computed later.
406     T2JumpTables.clear();
407     // Blocks may have shifted around. Keep the numbering up to date.
408     MF->RenumberBlocks();
409   }
410
411   // Thumb1 functions containing constant pools get 4-byte alignment.
412   // This is so we can keep exact track of where the alignment padding goes.
413
414   // ARM and Thumb2 functions need to be 4-byte aligned.
415   if (!isThumb1)
416     MF->EnsureAlignment(2);  // 2 = log2(4)
417
418   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
419   // we put them all at the end of the function.
420   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
421   if (!MCP->isEmpty())
422     DoInitialPlacement(CPEMIs);
423
424   /// The next UID to take is the first unused one.
425   AFI->initPICLabelUId(CPEMIs.size());
426
427   // Do the initial scan of the function, building up information about the
428   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
429   // constant pool users.
430   InitialFunctionScan(CPEMIs);
431   CPEMIs.clear();
432   DEBUG(dumpBBs());
433
434
435   /// Remove dead constant pool entries.
436   MadeChange |= RemoveUnusedCPEntries();
437
438   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
439   // is no change.
440   unsigned NoCPIters = 0, NoBRIters = 0;
441   while (true) {
442     DEBUG(dbgs() << "Beginning CP iteration #" << NoCPIters << '\n');
443     bool CPChange = false;
444     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
445       CPChange |= HandleConstantPoolUser(i);
446     if (CPChange && ++NoCPIters > 30)
447       report_fatal_error("Constant Island pass failed to converge!");
448     DEBUG(dumpBBs());
449
450     // Clear NewWaterList now.  If we split a block for branches, it should
451     // appear as "new water" for the next iteration of constant pool placement.
452     NewWaterList.clear();
453
454     DEBUG(dbgs() << "Beginning BR iteration #" << NoBRIters << '\n');
455     bool BRChange = false;
456     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
457       BRChange |= FixUpImmediateBr(ImmBranches[i]);
458     if (BRChange && ++NoBRIters > 30)
459       report_fatal_error("Branch Fix Up pass failed to converge!");
460     DEBUG(dumpBBs());
461
462     if (!CPChange && !BRChange)
463       break;
464     MadeChange = true;
465   }
466
467   // Shrink 32-bit Thumb2 branch, load, and store instructions.
468   if (isThumb2 && !STI->prefers32BitThumb())
469     MadeChange |= OptimizeThumb2Instructions();
470
471   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
472   verify();
473
474   // If LR has been forced spilled and no far jump (i.e. BL) has been issued,
475   // undo the spill / restore of LR if possible.
476   if (isThumb && !HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump())
477     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
478
479   // Save the mapping between original and cloned constpool entries.
480   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
481     for (unsigned j = 0, je = CPEntries[i].size(); j != je; ++j) {
482       const CPEntry & CPE = CPEntries[i][j];
483       AFI->recordCPEClone(i, CPE.CPI);
484     }
485   }
486
487   DEBUG(dbgs() << '\n'; dumpBBs());
488
489   BBInfo.clear();
490   WaterList.clear();
491   CPUsers.clear();
492   CPEntries.clear();
493   ImmBranches.clear();
494   PushPopMIs.clear();
495   T2JumpTables.clear();
496
497   return MadeChange;
498 }
499
500 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
501 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
502 void
503 ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
504   // Create the basic block to hold the CPE's.
505   MachineBasicBlock *BB = MF->CreateMachineBasicBlock();
506   MF->push_back(BB);
507
508   // MachineConstantPool measures alignment in bytes. We measure in log2(bytes).
509   unsigned MaxAlign = Log2_32(MCP->getConstantPoolAlignment());
510
511   // Mark the basic block as required by the const-pool.
512   // If AlignConstantIslands isn't set, use 4-byte alignment for everything.
513   BB->setAlignment(AlignConstantIslands ? MaxAlign : 2);
514
515   // The function needs to be as aligned as the basic blocks. The linker may
516   // move functions around based on their alignment.
517   MF->EnsureAlignment(BB->getAlignment());
518
519   // Order the entries in BB by descending alignment.  That ensures correct
520   // alignment of all entries as long as BB is sufficiently aligned.  Keep
521   // track of the insertion point for each alignment.  We are going to bucket
522   // sort the entries as they are created.
523   SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 8> InsPoint(MaxAlign + 1, BB->end());
524
525   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
526   // identity mapping of CPI's to CPE's.
527   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs = MCP->getConstants();
528
529   const TargetData &TD = *MF->getTarget().getTargetData();
530   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
531     unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(CPs[i].getType());
532     assert(Size >= 4 && "Too small constant pool entry");
533     unsigned Align = CPs[i].getAlignment();
534     assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid alignment");
535     // Verify that all constant pool entries are a multiple of their alignment.
536     // If not, we would have to pad them out so that instructions stay aligned.
537     assert((Size % Align) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
538
539     // Insert CONSTPOOL_ENTRY before entries with a smaller alignment.
540     unsigned LogAlign = Log2_32(Align);
541     MachineBasicBlock::iterator InsAt = InsPoint[LogAlign];
542     MachineInstr *CPEMI =
543       BuildMI(*BB, InsAt, DebugLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
544         .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
545     CPEMIs.push_back(CPEMI);
546
547     // Ensure that future entries with higher alignment get inserted before
548     // CPEMI. This is bucket sort with iterators.
549     for (unsigned a = LogAlign + 1; a <= MaxAlign; ++a)
550       if (InsPoint[a] == InsAt)
551         InsPoint[a] = CPEMI;
552
553     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
554     std::vector<CPEntry> CPEs;
555     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
556     CPEntries.push_back(CPEs);
557     ++NumCPEs;
558     DEBUG(dbgs() << "Moved CPI#" << i << " to end of function, size = "
559                  << Size << ", align = " << Align <<'\n');
560   }
561   DEBUG(BB->dump());
562 }
563
564 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
565 /// into the block immediately after it.
566 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
567   // Get the next machine basic block in the function.
568   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
569   // Can't fall off end of function.
570   if (llvm::next(MBBI) == MBB->getParent()->end())
571     return false;
572
573   MachineBasicBlock *NextBB = llvm::next(MBBI);
574   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
575        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
576     if (*I == NextBB)
577       return true;
578
579   return false;
580 }
581
582 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
583 /// look up the corresponding CPEntry.
584 ARMConstantIslands::CPEntry
585 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
586                                         const MachineInstr *CPEMI) {
587   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
588   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
589   // linear search.
590   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
591     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
592       return &CPEs[i];
593   }
594   return NULL;
595 }
596
597 /// getCPELogAlign - Returns the required alignment of the constant pool entry
598 /// represented by CPEMI.  Alignment is measured in log2(bytes) units.
599 unsigned ARMConstantIslands::getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI) {
600   assert(CPEMI && CPEMI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY);
601
602   // Everything is 4-byte aligned unless AlignConstantIslands is set.
603   if (!AlignConstantIslands)
604     return 2;
605
606   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
607   assert(CPI < MCP->getConstants().size() && "Invalid constant pool index.");
608   unsigned Align = MCP->getConstants()[CPI].getAlignment();
609   assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid CPE alignment");
610   return Log2_32(Align);
611 }
612
613 /// JumpTableFunctionScan - Do a scan of the function, building up
614 /// information about the sizes of each block and the locations of all
615 /// the jump tables.
616 void ARMConstantIslands::JumpTableFunctionScan() {
617   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
618        MBBI != E; ++MBBI) {
619     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
620
621     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
622          I != E; ++I)
623       if (I->isBranch() && I->getOpcode() == ARM::t2BR_JT)
624         T2JumpTables.push_back(I);
625   }
626 }
627
628 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
629 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
630 /// and finding all of the constant pool users.
631 void ARMConstantIslands::
632 InitialFunctionScan(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
633   BBInfo.clear();
634   BBInfo.resize(MF->getNumBlockIDs());
635
636   // First thing, compute the size of all basic blocks, and see if the function
637   // has any inline assembly in it. If so, we have to be conservative about
638   // alignment assumptions, as we don't know for sure the size of any
639   // instructions in the inline assembly.
640   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end(); I != E; ++I)
641     ComputeBlockSize(I);
642
643   // The known bits of the entry block offset are determined by the function
644   // alignment.
645   BBInfo.front().KnownBits = MF->getAlignment();
646
647   // Compute block offsets and known bits.
648   AdjustBBOffsetsAfter(MF->begin());
649
650   // Now go back through the instructions and build up our data structures.
651   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
652        MBBI != E; ++MBBI) {
653     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
654
655     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
656     // 'water' that a constant pool island could be placed.
657     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
658       WaterList.push_back(&MBB);
659
660     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
661          I != E; ++I) {
662       if (I->isDebugValue())
663         continue;
664
665       int Opc = I->getOpcode();
666       if (I->isBranch()) {
667         bool isCond = false;
668         unsigned Bits = 0;
669         unsigned Scale = 1;
670         int UOpc = Opc;
671         switch (Opc) {
672         default:
673           continue;  // Ignore other JT branches
674         case ARM::t2BR_JT:
675           T2JumpTables.push_back(I);
676           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
677         case ARM::Bcc:
678           isCond = true;
679           UOpc = ARM::B;
680           // Fallthrough
681         case ARM::B:
682           Bits = 24;
683           Scale = 4;
684           break;
685         case ARM::tBcc:
686           isCond = true;
687           UOpc = ARM::tB;
688           Bits = 8;
689           Scale = 2;
690           break;
691         case ARM::tB:
692           Bits = 11;
693           Scale = 2;
694           break;
695         case ARM::t2Bcc:
696           isCond = true;
697           UOpc = ARM::t2B;
698           Bits = 20;
699           Scale = 2;
700           break;
701         case ARM::t2B:
702           Bits = 24;
703           Scale = 2;
704           break;
705         }
706
707         // Record this immediate branch.
708         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
709         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
710       }
711
712       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
713         PushPopMIs.push_back(I);
714
715       if (Opc == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
716         continue;
717
718       // Scan the instructions for constant pool operands.
719       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
720         if (I->getOperand(op).isCPI()) {
721           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
722           // from the PC that this instruction permits.
723
724           // Basic size info comes from the TSFlags field.
725           unsigned Bits = 0;
726           unsigned Scale = 1;
727           bool NegOk = false;
728           bool IsSoImm = false;
729
730           switch (Opc) {
731           default:
732             llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
733
734           // Taking the address of a CP entry.
735           case ARM::LEApcrel:
736             // This takes a SoImm, which is 8 bit immediate rotated. We'll
737             // pretend the maximum offset is 255 * 4. Since each instruction
738             // 4 byte wide, this is always correct. We'll check for other
739             // displacements that fits in a SoImm as well.
740             Bits = 8;
741             Scale = 4;
742             NegOk = true;
743             IsSoImm = true;
744             break;
745           case ARM::t2LEApcrel:
746             Bits = 12;
747             NegOk = true;
748             break;
749           case ARM::tLEApcrel:
750             Bits = 8;
751             Scale = 4;
752             break;
753
754           case ARM::LDRi12:
755           case ARM::LDRcp:
756           case ARM::t2LDRpci:
757             Bits = 12;  // +-offset_12
758             NegOk = true;
759             break;
760
761           case ARM::tLDRpci:
762             Bits = 8;
763             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
764             break;
765
766           case ARM::VLDRD:
767           case ARM::VLDRS:
768             Bits = 8;
769             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
770             NegOk = true;
771             break;
772           }
773
774           // Remember that this is a user of a CP entry.
775           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
776           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
777           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
778           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk, IsSoImm));
779
780           // Increment corresponding CPEntry reference count.
781           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
782           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
783           CPE->RefCount++;
784
785           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
786           // rest of the operands.
787           break;
788         }
789     }
790   }
791 }
792
793 /// ComputeBlockSize - Compute the size and some alignment information for MBB.
794 /// This function updates BBInfo directly.
795 void ARMConstantIslands::ComputeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB) {
796   BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[MBB->getNumber()];
797   BBI.Size = 0;
798   BBI.Unalign = 0;
799   BBI.PostAlign = 0;
800
801   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end(); I != E;
802        ++I) {
803     BBI.Size += TII->GetInstSizeInBytes(I);
804     // For inline asm, GetInstSizeInBytes returns a conservative estimate.
805     // The actual size may be smaller, but still a multiple of the instr size.
806     if (I->isInlineAsm())
807       BBI.Unalign = isThumb ? 1 : 2;
808     // Also consider instructions that may be shrunk later.
809     else if (isThumb && mayOptimizeThumb2Instruction(I))
810       BBI.Unalign = 1;
811   }
812
813   // tBR_JTr contains a .align 2 directive.
814   if (!MBB->empty() && MBB->back().getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
815     BBI.PostAlign = 2;
816     MBB->getParent()->EnsureAlignment(2);
817   }
818 }
819
820 /// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
821 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
822 /// around inside the function.
823 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
824   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
825
826   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
827   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
828   // it is in.
829   unsigned Offset = BBInfo[MBB->getNumber()].Offset;
830
831   // Sum instructions before MI in MBB.
832   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
833     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
834     if (&*I == MI) return Offset;
835     Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
836   }
837 }
838
839 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
840 /// ID.
841 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
842                               const MachineBasicBlock *RHS) {
843   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
844 }
845
846 /// UpdateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
847 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
848 /// and update the arrays that parallel this numbering.
849 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
850   // Renumber the MBB's to keep them consecutive.
851   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
852
853   // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
854   // renumbered) block numbers.
855   BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
856
857   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
858   // available water after it.
859   water_iterator IP =
860     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
861                      CompareMBBNumbers);
862   WaterList.insert(IP, NewBB);
863 }
864
865
866 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
867 /// an unconditional branch.  Update data structures and renumber blocks to
868 /// account for this change and returns the newly created block.
869 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
870   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
871
872   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
873   MachineBasicBlock *NewBB =
874     MF->CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
875   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
876   MF->insert(MBBI, NewBB);
877
878   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
879   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
880
881   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
882   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
883   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
884   // correspond to anything in the source.
885   unsigned Opc = isThumb ? (isThumb2 ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
886   if (!isThumb)
887     BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
888   else
889     BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB)
890             .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
891   ++NumSplit;
892
893   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
894   NewBB->transferSuccessors(OrigBB);
895
896   // OrigBB branches to NewBB.
897   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
898
899   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
900   // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
901   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
902   MF->RenumberBlocks(NewBB);
903
904   // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
905   // renumbered) block numbers.
906   BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
907
908   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having
909   // available water after it (but not if it's already there, which happens
910   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
911   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
912   water_iterator IP =
913     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
914                      CompareMBBNumbers);
915   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
916   if (WaterBB == OrigBB)
917     WaterList.insert(llvm::next(IP), NewBB);
918   else
919     WaterList.insert(IP, OrigBB);
920   NewWaterList.insert(OrigBB);
921
922   // Figure out how large the OrigBB is.  As the first half of the original
923   // block, it cannot contain a tablejump.  The size includes
924   // the new jump we added.  (It should be possible to do this without
925   // recounting everything, but it's very confusing, and this is rarely
926   // executed.)
927   ComputeBlockSize(OrigBB);
928
929   // Figure out how large the NewMBB is.  As the second half of the original
930   // block, it may contain a tablejump.
931   ComputeBlockSize(NewBB);
932
933   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
934   AdjustBBOffsetsAfter(OrigBB);
935
936   return NewBB;
937 }
938
939 /// GetUserOffset - Compute the offset of U.MI as seen by the hardware
940 /// displacement computation.  Update U.KnownAlignment to match its current
941 /// basic block location.
942 unsigned ARMConstantIslands::GetUserOffset(CPUser &U) const {
943   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(U.MI);
944   const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[U.MI->getParent()->getNumber()];
945   unsigned KnownBits = BBI.internalKnownBits();
946
947   // The value read from PC is offset from the actual instruction address.
948   UserOffset += (isThumb ? 4 : 8);
949
950   // Because of inline assembly, we may not know the alignment (mod 4) of U.MI.
951   // Make sure U.getMaxDisp() returns a constrained range.
952   U.KnownAlignment = (KnownBits >= 2);
953
954   // On Thumb, offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for
955   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
956   // For unknown alignments, getMaxDisp() constrains the range instead.
957   if (isThumb && U.KnownAlignment)
958     UserOffset &= ~3u;
959
960   return UserOffset;
961 }
962
963 /// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
964 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
965 /// constant pool entry).
966 /// UserOffset is computed by GetUserOffset above to include PC adjustments. If
967 /// the mod 4 alignment of UserOffset is not known, the uncertainty must be
968 /// subtracted from MaxDisp instead. CPUser::getMaxDisp() does that.
969 bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset,
970                                          unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp,
971                                          bool NegativeOK, bool IsSoImm) {
972   if (UserOffset <= TrialOffset) {
973     // User before the Trial.
974     if (TrialOffset - UserOffset <= MaxDisp)
975       return true;
976     // FIXME: Make use full range of soimm values.
977   } else if (NegativeOK) {
978     if (UserOffset - TrialOffset <= MaxDisp)
979       return true;
980     // FIXME: Make use full range of soimm values.
981   }
982   return false;
983 }
984
985 /// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
986 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
987 ///
988 /// Compute how much the function will grow by inserting a CPE after Water.
989 bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
990                                         MachineBasicBlock* Water, CPUser &U,
991                                         unsigned &Growth) {
992   unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(U.CPEMI);
993   unsigned CPEOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset(CPELogAlign);
994   unsigned NextBlockOffset, NextBlockAlignment;
995   MachineFunction::const_iterator NextBlock = Water;
996   if (++NextBlock == MF->end()) {
997     NextBlockOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset();
998     NextBlockAlignment = 0;
999   } else {
1000     NextBlockOffset = BBInfo[NextBlock->getNumber()].Offset;
1001     NextBlockAlignment = NextBlock->getAlignment();
1002   }
1003   unsigned Size = U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
1004   unsigned CPEEnd = CPEOffset + Size;
1005
1006   // The CPE may be able to hide in the alignment padding before the next
1007   // block. It may also cause more padding to be required if it is more aligned
1008   // that the next block.
1009   if (CPEEnd > NextBlockOffset) {
1010     Growth = CPEEnd - NextBlockOffset;
1011     // Compute the padding that would go at the end of the CPE to align the next
1012     // block.
1013     Growth += OffsetToAlignment(CPEEnd, 1u << NextBlockAlignment);
1014
1015     // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
1016     // the offset of the instruction.  Also account for unknown alignment padding
1017     // in blocks between CPE and the user.
1018     if (CPEOffset < UserOffset)
1019       UserOffset += Growth + UnknownPadding(MF->getAlignment(), CPELogAlign);
1020   } else
1021     // CPE fits in existing padding.
1022     Growth = 0;
1023
1024   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, U);
1025 }
1026
1027 /// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1028 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
1029 bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
1030                                       MachineInstr *CPEMI, unsigned MaxDisp,
1031                                       bool NegOk, bool DoDump) {
1032   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
1033   assert(CPEOffset % 4 == 0 && "Misaligned CPE");
1034
1035   if (DoDump) {
1036     DEBUG({
1037       unsigned Block = MI->getParent()->getNumber();
1038       const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[Block];
1039       dbgs() << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
1040              << " max delta=" << MaxDisp
1041              << format(" insn address=%#x", UserOffset)
1042              << " in BB#" << Block << ": "
1043              << format("%#x-%x\t", BBI.Offset, BBI.postOffset()) << *MI
1044              << format("CPE address=%#x offset=%+d: ", CPEOffset,
1045                        int(CPEOffset-UserOffset));
1046     });
1047   }
1048
1049   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, NegOk);
1050 }
1051
1052 #ifndef NDEBUG
1053 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
1054 /// unconditionally branches to its only successor.
1055 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
1056   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
1057     return false;
1058
1059   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
1060   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
1061   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
1062   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB
1063       || PredMI->getOpcode() == ARM::t2B)
1064     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
1065   return false;
1066 }
1067 #endif // NDEBUG
1068
1069 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB) {
1070   unsigned BBNum = BB->getNumber();
1071   for(unsigned i = BBNum + 1, e = MF->getNumBlockIDs(); i < e; ++i) {
1072     // Get the offset and known bits at the end of the layout predecessor.
1073     // Include the alignment of the current block.
1074     unsigned LogAlign = MF->getBlockNumbered(i)->getAlignment();
1075     unsigned Offset = BBInfo[i - 1].postOffset(LogAlign);
1076     unsigned KnownBits = BBInfo[i - 1].postKnownBits(LogAlign);
1077
1078     // This is where block i begins.  Stop if the offset is already correct,
1079     // and we have updated 2 blocks.  This is the maximum number of blocks
1080     // changed before calling this function.
1081     if (i > BBNum + 2 &&
1082         BBInfo[i].Offset == Offset &&
1083         BBInfo[i].KnownBits == KnownBits)
1084       break;
1085
1086     BBInfo[i].Offset = Offset;
1087     BBInfo[i].KnownBits = KnownBits;
1088   }
1089 }
1090
1091 /// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
1092 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
1093 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed
1094 /// the entry, false if we didn't.
1095
1096 bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
1097   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
1098   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
1099   assert(CPE && "Unexpected!");
1100   if (--CPE->RefCount == 0) {
1101     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
1102     CPE->CPEMI = NULL;
1103     --NumCPEs;
1104     return true;
1105   }
1106   return false;
1107 }
1108
1109 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
1110 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
1111 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
1112 /// 0 = no existing entry found
1113 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
1114 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
1115 int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
1116 {
1117   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1118   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1119
1120   // Check to see if the CPE is already in-range.
1121   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.getMaxDisp(), U.NegOk, true)) {
1122     DEBUG(dbgs() << "In range\n");
1123     return 1;
1124   }
1125
1126   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
1127   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1128   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
1129   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
1130     // We already tried this one
1131     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
1132       continue;
1133     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
1134     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
1135       continue;
1136     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.getMaxDisp(),
1137                      U.NegOk)) {
1138       DEBUG(dbgs() << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#"
1139                    << CPEs[i].CPI << "\n");
1140       // Point the CPUser node to the replacement
1141       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
1142       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
1143       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
1144         if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
1145           UserMI->getOperand(j).setIndex(CPEs[i].CPI);
1146           break;
1147         }
1148       // Adjust the refcount of the clone...
1149       CPEs[i].RefCount++;
1150       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
1151       // addresses changed, so we don't need another pass.
1152       return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
1153     }
1154   }
1155   return 0;
1156 }
1157
1158 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
1159 /// the specific unconditional branch instruction.
1160 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
1161   switch (Opc) {
1162   case ARM::tB:
1163     return ((1<<10)-1)*2;
1164   case ARM::t2B:
1165     return ((1<<23)-1)*2;
1166   default:
1167     break;
1168   }
1169
1170   return ((1<<23)-1)*4;
1171 }
1172
1173 /// LookForWater - Look for an existing entry in the WaterList in which
1174 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
1175 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, WaterIter
1176 /// is set to the WaterList entry.  For Thumb, prefer water that will not
1177 /// introduce padding to water that will.  To ensure that this pass
1178 /// terminates, the CPE location for a particular CPUser is only allowed to
1179 /// move to a lower address, so search backward from the end of the list and
1180 /// prefer the first water that is in range.
1181 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
1182                                       water_iterator &WaterIter) {
1183   if (WaterList.empty())
1184     return false;
1185
1186   unsigned BestGrowth = ~0u;
1187   for (water_iterator IP = prior(WaterList.end()), B = WaterList.begin();;
1188        --IP) {
1189     MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
1190     // Check if water is in range and is either at a lower address than the
1191     // current "high water mark" or a new water block that was created since
1192     // the previous iteration by inserting an unconditional branch.  In the
1193     // latter case, we want to allow resetting the high water mark back to
1194     // this new water since we haven't seen it before.  Inserting branches
1195     // should be relatively uncommon and when it does happen, we want to be
1196     // sure to take advantage of it for all the CPEs near that block, so that
1197     // we don't insert more branches than necessary.
1198     unsigned Growth;
1199     if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U, Growth) &&
1200         (WaterBB->getNumber() < U.HighWaterMark->getNumber() ||
1201          NewWaterList.count(WaterBB)) && Growth < BestGrowth) {
1202       // This is the least amount of required padding seen so far.
1203       BestGrowth = Growth;
1204       WaterIter = IP;
1205       DEBUG(dbgs() << "Found water after BB#" << WaterBB->getNumber()
1206                    << " Growth=" << Growth << '\n');
1207
1208       // Keep looking unless it is perfect.
1209       if (BestGrowth == 0)
1210         return true;
1211     }
1212     if (IP == B)
1213       break;
1214   }
1215   return BestGrowth != ~0u;
1216 }
1217
1218 /// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for
1219 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
1220 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
1221 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
1222 /// unconditional branch around it.  In either case NewMBB is set to a
1223 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
1224 /// is not adjusted).
1225 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
1226                                         unsigned UserOffset,
1227                                         MachineBasicBlock *&NewMBB) {
1228   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1229   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1230   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1231   unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(CPEMI);
1232   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
1233   const BasicBlockInfo &UserBBI = BBInfo[UserMBB->getNumber()];
1234
1235   // If the block does not end in an unconditional branch already, and if the
1236   // end of the block is within range, make new water there.  (The addition
1237   // below is for the unconditional branch we will be adding: 4 bytes on ARM +
1238   // Thumb2, 2 on Thumb1.
1239   if (BBHasFallthrough(UserMBB)) {
1240     // Size of branch to insert.
1241     unsigned Delta = isThumb1 ? 2 : 4;
1242     // End of UserBlock after adding a branch.
1243     unsigned UserBlockEnd = UserBBI.postOffset() + Delta;
1244     // Compute the offset where the CPE will begin.
1245     unsigned CPEOffset = WorstCaseAlign(UserBlockEnd, CPELogAlign,
1246                                         UserBBI.postKnownBits());
1247
1248     if (OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, U)) {
1249       DEBUG(dbgs() << "Split at end of BB#" << UserMBB->getNumber()
1250             << format(", expected CPE offset %#x\n", CPEOffset));
1251       NewMBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
1252       // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.  Record
1253       // it for branch lengthening; this new branch will not get out of range,
1254       // but if the preceding conditional branch is out of range, the targets
1255       // will be exchanged, and the altered branch may be out of range, so the
1256       // machinery has to know about it.
1257       int UncondBr = isThumb ? ((isThumb2) ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
1258       if (!isThumb)
1259         BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB);
1260       else
1261         BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB)
1262           .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
1263       unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
1264       ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
1265                                       MaxDisp, false, UncondBr));
1266       BBInfo[UserMBB->getNumber()].Size += Delta;
1267       AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB);
1268       return;
1269     }
1270   }
1271
1272   // What a big block.  Find a place within the block to split it.  This is a
1273   // little tricky on Thumb1 since instructions are 2 bytes and constant pool
1274   // entries are 4 bytes: if instruction I references island CPE, and
1275   // instruction I+1 references CPE', it will not work well to put CPE as far
1276   // forward as possible, since then CPE' cannot immediately follow it (that
1277   // location is 2 bytes farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd
1278   // need to create a new island.  So, we make a first guess, then walk through
1279   // the instructions between the one currently being looked at and the
1280   // possible insertion point, and make sure any other instructions that
1281   // reference CPEs will be able to use the same island area; if not, we back
1282   // up the insertion point.
1283
1284   // Try to split the block so it's fully aligned.  Compute the latest split
1285   // point where we can add a 4-byte branch instruction, and then
1286   // WorstCaseAlign to LogAlign.
1287   unsigned LogAlign = MF->getAlignment();
1288   assert(LogAlign >= CPELogAlign && "Over-aligned constant pool entry");
1289   unsigned KnownBits = UserBBI.internalKnownBits();
1290   unsigned UPad = UnknownPadding(LogAlign, KnownBits);
1291   unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.getMaxDisp();
1292   DEBUG(dbgs() << format("Split in middle of big block before %#x",
1293                          BaseInsertOffset));
1294
1295   // Account for alignment and unknown padding.
1296   BaseInsertOffset &= ~((1u << LogAlign) - 1);
1297   BaseInsertOffset -= UPad;
1298
1299   // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be inserting
1300   // (allows for long branch on Thumb1).  Alignment of the island is handled
1301   // inside OffsetIsInRange.
1302   BaseInsertOffset -= 4;
1303
1304   DEBUG(dbgs() << format(", adjusted to %#x", BaseInsertOffset)
1305                << " la=" << LogAlign
1306                << " kb=" << KnownBits
1307                << " up=" << UPad << '\n');
1308
1309   // This could point off the end of the block if we've already got constant
1310   // pool entries following this block; only the last one is in the water list.
1311   // Back past any possible branches (allow for a conditional and a maximally
1312   // long unconditional).
1313   if (BaseInsertOffset >= BBInfo[UserMBB->getNumber()+1].Offset)
1314     BaseInsertOffset = BBInfo[UserMBB->getNumber()+1].Offset -
1315       (isThumb1 ? 6 : 8);
1316   unsigned EndInsertOffset =
1317     WorstCaseAlign(BaseInsertOffset + 4, LogAlign, KnownBits) +
1318     CPEMI->getOperand(2).getImm();
1319   MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
1320   ++MI;
1321   unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
1322   unsigned NumCPUsers = CPUsers.size();
1323   MachineInstr *LastIT = 0;
1324   for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
1325        Offset < BaseInsertOffset;
1326        Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
1327        MI = llvm::next(MI)) {
1328     if (CPUIndex < NumCPUsers && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
1329       CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
1330       if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset, U)) {
1331         // Shift intertion point by one unit of alignment so it is within reach.
1332         BaseInsertOffset -= 1u << LogAlign;
1333         EndInsertOffset  -= 1u << LogAlign;
1334       }
1335       // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs being
1336       // reused within the block, but it doesn't matter much.  Also assume CPEs
1337       // are added in order with alignment padding.  We may eventually be able
1338       // to pack the aligned CPEs better.
1339       EndInsertOffset = RoundUpToAlignment(EndInsertOffset,
1340                                            1u << getCPELogAlign(U.CPEMI)) +
1341         U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
1342       CPUIndex++;
1343     }
1344
1345     // Remember the last IT instruction.
1346     if (MI->getOpcode() == ARM::t2IT)
1347       LastIT = MI;
1348   }
1349
1350   --MI;
1351
1352   // Avoid splitting an IT block.
1353   if (LastIT) {
1354     unsigned PredReg = 0;
1355     ARMCC::CondCodes CC = llvm::getITInstrPredicate(MI, PredReg);
1356     if (CC != ARMCC::AL)
1357       MI = LastIT;
1358   }
1359   NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(MI);
1360 }
1361
1362 /// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
1363 /// is out-of-range.  If so, pick up the constant pool value and move it some
1364 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
1365 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
1366 bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(unsigned CPUserIndex) {
1367   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1368   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1369   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1370   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1371   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1372   // Compute this only once, it's expensive.
1373   unsigned UserOffset = GetUserOffset(U);
1374
1375   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1376   // in range.
1377   int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
1378   if (result==1) return false;
1379   else if (result==2) return true;
1380
1381   // No existing clone of this CPE is within range.
1382   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1383   unsigned ID = AFI->createPICLabelUId();
1384
1385   // Look for water where we can place this CPE.
1386   MachineBasicBlock *NewIsland = MF->CreateMachineBasicBlock();
1387   MachineBasicBlock *NewMBB;
1388   water_iterator IP;
1389   if (LookForWater(U, UserOffset, IP)) {
1390     DEBUG(dbgs() << "Found water in range\n");
1391     MachineBasicBlock *WaterBB = *IP;
1392
1393     // If the original WaterList entry was "new water" on this iteration,
1394     // propagate that to the new island.  This is just keeping NewWaterList
1395     // updated to match the WaterList, which will be updated below.
1396     if (NewWaterList.count(WaterBB)) {
1397       NewWaterList.erase(WaterBB);
1398       NewWaterList.insert(NewIsland);
1399     }
1400     // The new CPE goes before the following block (NewMBB).
1401     NewMBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
1402
1403   } else {
1404     // No water found.
1405     DEBUG(dbgs() << "No water found\n");
1406     CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, NewMBB);
1407
1408     // SplitBlockBeforeInstr adds to WaterList, which is important when it is
1409     // called while handling branches so that the water will be seen on the
1410     // next iteration for constant pools, but in this context, we don't want
1411     // it.  Check for this so it will be removed from the WaterList.
1412     // Also remove any entry from NewWaterList.
1413     MachineBasicBlock *WaterBB = prior(MachineFunction::iterator(NewMBB));
1414     IP = std::find(WaterList.begin(), WaterList.end(), WaterBB);
1415     if (IP != WaterList.end())
1416       NewWaterList.erase(WaterBB);
1417
1418     // We are adding new water.  Update NewWaterList.
1419     NewWaterList.insert(NewIsland);
1420   }
1421
1422   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent insertions in
1423   // this vicinity to go after the one we're about to insert.  This
1424   // considerably reduces the number of times we have to move the same CPE
1425   // more than once and is also important to ensure the algorithm terminates.
1426   if (IP != WaterList.end())
1427     WaterList.erase(IP);
1428
1429   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1430   MF->insert(NewMBB, NewIsland);
1431
1432   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1433   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1434
1435   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1436   DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
1437
1438   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1439   // add it to the island.
1440   U.HighWaterMark = NewIsland;
1441   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
1442                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
1443   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1444   ++NumCPEs;
1445
1446   // Mark the basic block as aligned as required by the const-pool entry.
1447   NewIsland->setAlignment(getCPELogAlign(U.CPEMI));
1448
1449   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1450   BBInfo[NewIsland->getNumber()].Size += Size;
1451   AdjustBBOffsetsAfter(llvm::prior(MachineFunction::iterator(NewIsland)));
1452
1453   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1454   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1455     if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
1456       UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
1457       break;
1458     }
1459
1460   DEBUG(dbgs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
1461         << format(" offset=%#x\n", BBInfo[NewIsland->getNumber()].Offset));
1462
1463   return true;
1464 }
1465
1466 /// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1467 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1468 void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1469   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1470   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1471   CPEMI->eraseFromParent();
1472   BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size -= Size;
1473   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1474   if (CPEBB->empty()) {
1475     BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size = 0;
1476
1477     // This block no longer needs to be aligned. <rdar://problem/10534709>.
1478     CPEBB->setAlignment(0);
1479   } else
1480     // Entries are sorted by descending alignment, so realign from the front.
1481     CPEBB->setAlignment(getCPELogAlign(CPEBB->begin()));
1482
1483   AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB);
1484   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1485   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1486   // shouldn't happen currently.
1487   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1488   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1489 }
1490
1491 /// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1492 /// are zero.
1493 bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
1494   unsigned MadeChange = false;
1495   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1496       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1497       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1498         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1499           RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1500           CPEs[j].CPEMI = NULL;
1501           MadeChange = true;
1502         }
1503       }
1504   }
1505   return MadeChange;
1506 }
1507
1508 /// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1509 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1510 bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1511                                      unsigned MaxDisp) {
1512   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1513   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
1514   unsigned DestOffset = BBInfo[DestBB->getNumber()].Offset;
1515
1516   DEBUG(dbgs() << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1517                << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1518                << " max delta=" << MaxDisp
1519                << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1520                << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI);
1521
1522   if (BrOffset <= DestOffset) {
1523     // Branch before the Dest.
1524     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1525       return true;
1526   } else {
1527     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1528       return true;
1529   }
1530   return false;
1531 }
1532
1533 /// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1534 /// away to fit in its displacement field.
1535 bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(ImmBranch &Br) {
1536   MachineInstr *MI = Br.MI;
1537   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1538
1539   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1540   if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1541     return false;
1542
1543   if (!Br.isCond)
1544     return FixUpUnconditionalBr(Br);
1545   return FixUpConditionalBr(Br);
1546 }
1547
1548 /// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1549 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1550 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1551 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to a branch.
1552 bool
1553 ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(ImmBranch &Br) {
1554   MachineInstr *MI = Br.MI;
1555   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1556   if (!isThumb1)
1557     llvm_unreachable("FixUpUnconditionalBr is Thumb1 only!");
1558
1559   // Use BL to implement far jump.
1560   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1561   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
1562   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += 2;
1563   AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1564   HasFarJump = true;
1565   ++NumUBrFixed;
1566
1567   DEBUG(dbgs() << "  Changed B to long jump " << *MI);
1568
1569   return true;
1570 }
1571
1572 /// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1573 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1574 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1575 bool
1576 ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(ImmBranch &Br) {
1577   MachineInstr *MI = Br.MI;
1578   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1579
1580   // Add an unconditional branch to the destination and invert the branch
1581   // condition to jump over it:
1582   // blt L1
1583   // =>
1584   // bge L2
1585   // b   L1
1586   // L2:
1587   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
1588   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1589   unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
1590
1591   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1592   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1593   // split the MBB before the next instruction.
1594   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1595   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1596   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1597
1598   ++NumCBrFixed;
1599   if (BMI != MI) {
1600     if (llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
1601         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1602       // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
1603       // condition and swap destinations:
1604       // beq L1
1605       // b   L2
1606       // =>
1607       // bne L2
1608       // b   L1
1609       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
1610       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1611         DEBUG(dbgs() << "  Invert Bcc condition and swap its destination with "
1612                      << *BMI);
1613         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
1614         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
1615         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1616         return true;
1617       }
1618     }
1619   }
1620
1621   if (NeedSplit) {
1622     SplitBlockBeforeInstr(MI);
1623     // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
1624     // branch to the destination.
1625     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1626     BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= delta;
1627     MBB->back().eraseFromParent();
1628     // BBInfo[SplitBB].Offset is wrong temporarily, fixed below
1629   }
1630   MachineBasicBlock *NextBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(MBB));
1631
1632   DEBUG(dbgs() << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1633                << " also invert condition and change dest. to BB#"
1634                << NextBB->getNumber() << "\n");
1635
1636   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1637   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1638   BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(MI->getOpcode()))
1639     .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
1640   Br.MI = &MBB->back();
1641   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1642   if (isThumb)
1643     BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB)
1644             .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
1645   else
1646     BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1647   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1648   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1649   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1650
1651   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1652   BBInfo[MI->getParent()->getNumber()].Size -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1653   MI->eraseFromParent();
1654   AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1655   return true;
1656 }
1657
1658 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1659 /// LR / restores LR to pc. FIXME: This is done here because it's only possible
1660 /// to do this if tBfar is not used.
1661 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
1662   bool MadeChange = false;
1663   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1664     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1665     // First two operands are predicates.
1666     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1667         MI->getOperand(2).getReg() == ARM::PC &&
1668         MI->getNumExplicitOperands() == 3) {
1669       // Create the new insn and copy the predicate from the old.
1670       BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET))
1671         .addOperand(MI->getOperand(0))
1672         .addOperand(MI->getOperand(1));
1673       MI->eraseFromParent();
1674       MadeChange = true;
1675     }
1676   }
1677   return MadeChange;
1678 }
1679
1680 // mayOptimizeThumb2Instruction - Returns true if OptimizeThumb2Instructions
1681 // below may shrink MI.
1682 bool
1683 ARMConstantIslands::mayOptimizeThumb2Instruction(const MachineInstr *MI) const {
1684   switch(MI->getOpcode()) {
1685     // OptimizeThumb2Instructions.
1686     case ARM::t2LEApcrel:
1687     case ARM::t2LDRpci:
1688     // OptimizeThumb2Branches.
1689     case ARM::t2B:
1690     case ARM::t2Bcc:
1691     case ARM::tBcc:
1692     // OptimizeThumb2JumpTables.
1693     case ARM::t2BR_JT:
1694       return true;
1695   }
1696   return false;
1697 }
1698
1699 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Instructions() {
1700   bool MadeChange = false;
1701
1702   // Shrink ADR and LDR from constantpool.
1703   for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
1704     CPUser &U = CPUsers[i];
1705     unsigned Opcode = U.MI->getOpcode();
1706     unsigned NewOpc = 0;
1707     unsigned Scale = 1;
1708     unsigned Bits = 0;
1709     switch (Opcode) {
1710     default: break;
1711     case ARM::t2LEApcrel:
1712       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1713         NewOpc = ARM::tLEApcrel;
1714         Bits = 8;
1715         Scale = 4;
1716       }
1717       break;
1718     case ARM::t2LDRpci:
1719       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1720         NewOpc = ARM::tLDRpci;
1721         Bits = 8;
1722         Scale = 4;
1723       }
1724       break;
1725     }
1726
1727     if (!NewOpc)
1728       continue;
1729
1730     unsigned UserOffset = GetUserOffset(U);
1731     unsigned MaxOffs = ((1 << Bits) - 1) * Scale;
1732
1733     // Be conservative with inline asm.
1734     if (!U.KnownAlignment)
1735       MaxOffs -= 2;
1736
1737     // FIXME: Check if offset is multiple of scale if scale is not 4.
1738     if (CPEIsInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, MaxOffs, false, true)) {
1739       U.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1740       MachineBasicBlock *MBB = U.MI->getParent();
1741       BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1742       AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1743       ++NumT2CPShrunk;
1744       MadeChange = true;
1745     }
1746   }
1747
1748   MadeChange |= OptimizeThumb2Branches();
1749   MadeChange |= OptimizeThumb2JumpTables();
1750   return MadeChange;
1751 }
1752
1753 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Branches() {
1754   bool MadeChange = false;
1755
1756   for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i) {
1757     ImmBranch &Br = ImmBranches[i];
1758     unsigned Opcode = Br.MI->getOpcode();
1759     unsigned NewOpc = 0;
1760     unsigned Scale = 1;
1761     unsigned Bits = 0;
1762     switch (Opcode) {
1763     default: break;
1764     case ARM::t2B:
1765       NewOpc = ARM::tB;
1766       Bits = 11;
1767       Scale = 2;
1768       break;
1769     case ARM::t2Bcc: {
1770       NewOpc = ARM::tBcc;
1771       Bits = 8;
1772       Scale = 2;
1773       break;
1774     }
1775     }
1776     if (NewOpc) {
1777       unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
1778       MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1779       if (BBIsInRange(Br.MI, DestBB, MaxOffs)) {
1780         Br.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1781         MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1782         BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1783         AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1784         ++NumT2BrShrunk;
1785         MadeChange = true;
1786       }
1787     }
1788
1789     Opcode = Br.MI->getOpcode();
1790     if (Opcode != ARM::tBcc)
1791       continue;
1792
1793     // If the conditional branch doesn't kill CPSR, then CPSR can be liveout
1794     // so this transformation is not safe.
1795     if (!Br.MI->killsRegister(ARM::CPSR))
1796       continue;
1797
1798     NewOpc = 0;
1799     unsigned PredReg = 0;
1800     ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(Br.MI, PredReg);
1801     if (Pred == ARMCC::EQ)
1802       NewOpc = ARM::tCBZ;
1803     else if (Pred == ARMCC::NE)
1804       NewOpc = ARM::tCBNZ;
1805     if (!NewOpc)
1806       continue;
1807     MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1808     // Check if the distance is within 126. Subtract starting offset by 2
1809     // because the cmp will be eliminated.
1810     unsigned BrOffset = GetOffsetOf(Br.MI) + 4 - 2;
1811     unsigned DestOffset = BBInfo[DestBB->getNumber()].Offset;
1812     if (BrOffset < DestOffset && (DestOffset - BrOffset) <= 126) {
1813       MachineBasicBlock::iterator CmpMI = Br.MI;
1814       if (CmpMI != Br.MI->getParent()->begin()) {
1815         --CmpMI;
1816         if (CmpMI->getOpcode() == ARM::tCMPi8) {
1817           unsigned Reg = CmpMI->getOperand(0).getReg();
1818           Pred = llvm::getInstrPredicate(CmpMI, PredReg);
1819           if (Pred == ARMCC::AL &&
1820               CmpMI->getOperand(1).getImm() == 0 &&
1821               isARMLowRegister(Reg)) {
1822             MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1823             MachineInstr *NewBR =
1824               BuildMI(*MBB, CmpMI, Br.MI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
1825               .addReg(Reg).addMBB(DestBB,Br.MI->getOperand(0).getTargetFlags());
1826             CmpMI->eraseFromParent();
1827             Br.MI->eraseFromParent();
1828             Br.MI = NewBR;
1829             BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1830             AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1831             ++NumCBZ;
1832             MadeChange = true;
1833           }
1834         }
1835       }
1836     }
1837   }
1838
1839   return MadeChange;
1840 }
1841
1842 /// OptimizeThumb2JumpTables - Use tbb / tbh instructions to generate smaller
1843 /// jumptables when it's possible.
1844 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables() {
1845   bool MadeChange = false;
1846
1847   // FIXME: After the tables are shrunk, can we get rid some of the
1848   // constantpool tables?
1849   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF->getJumpTableInfo();
1850   if (MJTI == 0) return false;
1851
1852   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1853   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
1854     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
1855     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1856     unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
1857     unsigned JTOpIdx = NumOps - (MI->isPredicable() ? 3 : 2);
1858     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
1859     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
1860     assert(JTI < JT.size());
1861
1862     bool ByteOk = true;
1863     bool HalfWordOk = true;
1864     unsigned JTOffset = GetOffsetOf(MI) + 4;
1865     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
1866     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
1867       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
1868       unsigned DstOffset = BBInfo[MBB->getNumber()].Offset;
1869       // Negative offset is not ok. FIXME: We should change BB layout to make
1870       // sure all the branches are forward.
1871       if (ByteOk && (DstOffset - JTOffset) > ((1<<8)-1)*2)
1872         ByteOk = false;
1873       unsigned TBHLimit = ((1<<16)-1)*2;
1874       if (HalfWordOk && (DstOffset - JTOffset) > TBHLimit)
1875         HalfWordOk = false;
1876       if (!ByteOk && !HalfWordOk)
1877         break;
1878     }
1879
1880     if (ByteOk || HalfWordOk) {
1881       MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1882       unsigned BaseReg = MI->getOperand(0).getReg();
1883       bool BaseRegKill = MI->getOperand(0).isKill();
1884       if (!BaseRegKill)
1885         continue;
1886       unsigned IdxReg = MI->getOperand(1).getReg();
1887       bool IdxRegKill = MI->getOperand(1).isKill();
1888
1889       // Scan backwards to find the instruction that defines the base
1890       // register. Due to post-RA scheduling, we can't count on it
1891       // immediately preceding the branch instruction.
1892       MachineBasicBlock::iterator PrevI = MI;
1893       MachineBasicBlock::iterator B = MBB->begin();
1894       while (PrevI != B && !PrevI->definesRegister(BaseReg))
1895         --PrevI;
1896
1897       // If for some reason we didn't find it, we can't do anything, so
1898       // just skip this one.
1899       if (!PrevI->definesRegister(BaseReg))
1900         continue;
1901
1902       MachineInstr *AddrMI = PrevI;
1903       bool OptOk = true;
1904       // Examine the instruction that calculates the jumptable entry address.
1905       // Make sure it only defines the base register and kills any uses
1906       // other than the index register.
1907       for (unsigned k = 0, eee = AddrMI->getNumOperands(); k != eee; ++k) {
1908         const MachineOperand &MO = AddrMI->getOperand(k);
1909         if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
1910           continue;
1911         if (MO.isDef() && MO.getReg() != BaseReg) {
1912           OptOk = false;
1913           break;
1914         }
1915         if (MO.isUse() && !MO.isKill() && MO.getReg() != IdxReg) {
1916           OptOk = false;
1917           break;
1918         }
1919       }
1920       if (!OptOk)
1921         continue;
1922
1923       // Now scan back again to find the tLEApcrel or t2LEApcrelJT instruction
1924       // that gave us the initial base register definition.
1925       for (--PrevI; PrevI != B && !PrevI->definesRegister(BaseReg); --PrevI)
1926         ;
1927
1928       // The instruction should be a tLEApcrel or t2LEApcrelJT; we want
1929       // to delete it as well.
1930       MachineInstr *LeaMI = PrevI;
1931       if ((LeaMI->getOpcode() != ARM::tLEApcrelJT &&
1932            LeaMI->getOpcode() != ARM::t2LEApcrelJT) ||
1933           LeaMI->getOperand(0).getReg() != BaseReg)
1934         OptOk = false;
1935
1936       if (!OptOk)
1937         continue;
1938
1939       unsigned Opc = ByteOk ? ARM::t2TBB_JT : ARM::t2TBH_JT;
1940       MachineInstr *NewJTMI = BuildMI(MBB, MI->getDebugLoc(), TII->get(Opc))
1941         .addReg(IdxReg, getKillRegState(IdxRegKill))
1942         .addJumpTableIndex(JTI, JTOP.getTargetFlags())
1943         .addImm(MI->getOperand(JTOpIdx+1).getImm());
1944       // FIXME: Insert an "ALIGN" instruction to ensure the next instruction
1945       // is 2-byte aligned. For now, asm printer will fix it up.
1946       unsigned NewSize = TII->GetInstSizeInBytes(NewJTMI);
1947       unsigned OrigSize = TII->GetInstSizeInBytes(AddrMI);
1948       OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(LeaMI);
1949       OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1950
1951       AddrMI->eraseFromParent();
1952       LeaMI->eraseFromParent();
1953       MI->eraseFromParent();
1954
1955       int delta = OrigSize - NewSize;
1956       BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= delta;
1957       AdjustBBOffsetsAfter(MBB);
1958
1959       ++NumTBs;
1960       MadeChange = true;
1961     }
1962   }
1963
1964   return MadeChange;
1965 }
1966
1967 /// ReorderThumb2JumpTables - Adjust the function's block layout to ensure that
1968 /// jump tables always branch forwards, since that's what tbb and tbh need.
1969 bool ARMConstantIslands::ReorderThumb2JumpTables() {
1970   bool MadeChange = false;
1971
1972   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF->getJumpTableInfo();
1973   if (MJTI == 0) return false;
1974
1975   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1976   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
1977     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
1978     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1979     unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
1980     unsigned JTOpIdx = NumOps - (MI->isPredicable() ? 3 : 2);
1981     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
1982     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
1983     assert(JTI < JT.size());
1984
1985     // We prefer if target blocks for the jump table come after the jump
1986     // instruction so we can use TB[BH]. Loop through the target blocks
1987     // and try to adjust them such that that's true.
1988     int JTNumber = MI->getParent()->getNumber();
1989     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
1990     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
1991       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
1992       int DTNumber = MBB->getNumber();
1993
1994       if (DTNumber < JTNumber) {
1995         // The destination precedes the switch. Try to move the block forward
1996         // so we have a positive offset.
1997         MachineBasicBlock *NewBB =
1998           AdjustJTTargetBlockForward(MBB, MI->getParent());
1999         if (NewBB)
2000           MJTI->ReplaceMBBInJumpTable(JTI, JTBBs[j], NewBB);
2001         MadeChange = true;
2002       }
2003     }
2004   }
2005
2006   return MadeChange;
2007 }
2008
2009 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::
2010 AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *JTBB)
2011 {
2012   // If the destination block is terminated by an unconditional branch,
2013   // try to move it; otherwise, create a new block following the jump
2014   // table that branches back to the actual target. This is a very simple
2015   // heuristic. FIXME: We can definitely improve it.
2016   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
2017   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
2018   SmallVector<MachineOperand, 4> CondPrior;
2019   MachineFunction::iterator BBi = BB;
2020   MachineFunction::iterator OldPrior = prior(BBi);
2021
2022   // If the block terminator isn't analyzable, don't try to move the block
2023   bool B = TII->AnalyzeBranch(*BB, TBB, FBB, Cond);
2024
2025   // If the block ends in an unconditional branch, move it. The prior block
2026   // has to have an analyzable terminator for us to move this one. Be paranoid
2027   // and make sure we're not trying to move the entry block of the function.
2028   if (!B && Cond.empty() && BB != MF->begin() &&
2029       !TII->AnalyzeBranch(*OldPrior, TBB, FBB, CondPrior)) {
2030     BB->moveAfter(JTBB);
2031     OldPrior->updateTerminator();
2032     BB->updateTerminator();
2033     // Update numbering to account for the block being moved.
2034     MF->RenumberBlocks();
2035     ++NumJTMoved;
2036     return NULL;
2037   }
2038
2039   // Create a new MBB for the code after the jump BB.
2040   MachineBasicBlock *NewBB =
2041     MF->CreateMachineBasicBlock(JTBB->getBasicBlock());
2042   MachineFunction::iterator MBBI = JTBB; ++MBBI;
2043   MF->insert(MBBI, NewBB);
2044
2045   // Add an unconditional branch from NewBB to BB.
2046   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
2047   // correspond directly to anything in the source.
2048   assert (isThumb2 && "Adjusting for TB[BH] but not in Thumb2?");
2049   BuildMI(NewBB, DebugLoc(), TII->get(ARM::t2B)).addMBB(BB)
2050           .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
2051
2052   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
2053   MF->RenumberBlocks(NewBB);
2054
2055   // Update the CFG.
2056   NewBB->addSuccessor(BB);
2057   JTBB->removeSuccessor(BB);
2058   JTBB->addSuccessor(NewBB);
2059
2060   ++NumJTInserted;
2061   return NewBB;
2062 }