lib/Target/ARM/Thumb2SizeReduction.cpp

   1 //===-- Thumb2SizeReduction.cpp - Thumb2 code size reduction pass -*- C++ -*-=//
   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 #define DEBUG_TYPE "t2-reduce-size"
  11 #include "ARM.h"
  12 #include "ARMAddressingModes.h"
  13 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
  14 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  15 #include "Thumb2InstrInfo.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  19 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  20 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  24 using namespace llvm;
  25
  26 STATISTIC(NumNarrows,  "Number of 32-bit instrs reduced to 16-bit ones");
  27 STATISTIC(Num2Addrs,   "Number of 32-bit instrs reduced to 2addr 16-bit ones");
  28 STATISTIC(NumLdSts,    "Number of 32-bit load / store reduced to 16-bit ones");
  29
  30 static cl::opt<int> ReduceLimit("t2-reduce-limit",
  31                                 cl::init(-1), cl::Hidden);
  32 static cl::opt<int> ReduceLimit2Addr("t2-reduce-limit2",
  33                                      cl::init(-1), cl::Hidden);
  34 static cl::opt<int> ReduceLimitLdSt("t2-reduce-limit3",
  35                                      cl::init(-1), cl::Hidden);
  36
  37 namespace {
  38   /// ReduceTable - A static table with information on mapping from wide
  39   /// opcodes to narrow
  40   struct ReduceEntry {
  41     unsigned WideOpc;      // Wide opcode
  42     unsigned NarrowOpc1;   // Narrow opcode to transform to
  43     unsigned NarrowOpc2;   // Narrow opcode when it's two-address
  44     uint8_t  Imm1Limit;    // Limit of immediate field (bits)
  45     uint8_t  Imm2Limit;    // Limit of immediate field when it's two-address
  46     unsigned LowRegs1 : 1; // Only possible if low-registers are used
  47     unsigned LowRegs2 : 1; // Only possible if low-registers are used (2addr)
  48     unsigned PredCC1  : 2; // 0 - If predicated, cc is on and vice versa.
  49                            // 1 - No cc field.
  50                            // 2 - Always set CPSR.
  51     unsigned PredCC2  : 2;
  52     unsigned Special  : 1; // Needs to be dealt with specially
  53   };
  54
  55   static const ReduceEntry ReduceTable[] = {
  56     // Wide,        Narrow1,      Narrow2,     imm1,imm2,  lo1, lo2, P/C, S
  57     { ARM::t2ADCrr, 0,            ARM::tADC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  58     { ARM::t2ADDri, ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,    1,   1,  0,0, 0 },
  59     { ARM::t2ADDrr, ARM::tADDrr,  ARM::tADDhirr, 0,   0,    1,   0,  0,1, 0 },
  60     // Note: immediate scale is 4.
  61     { ARM::t2ADDrSPi,ARM::tADDrSPi,0,            8,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
  62     { ARM::t2ADDSri,ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,    1,   1,  2,2, 1 },
  63     { ARM::t2ADDSrr,ARM::tADDrr,  0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 1 },
  64     { ARM::t2ANDrr, 0,            ARM::tAND,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  65     { ARM::t2ASRri, ARM::tASRri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  66     { ARM::t2ASRrr, 0,            ARM::tASRrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  67     { ARM::t2BICrr, 0,            ARM::tBIC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  68     { ARM::t2CMNrr, ARM::tCMN,    0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0 },
  69     { ARM::t2CMPri, ARM::tCMPi8,  0,             8,   0,    1,   0,  2,0, 0 },
  70     { ARM::t2CMPrr, ARM::tCMPhir, 0,             0,   0,    0,   0,  2,0, 0 },
  71     { ARM::t2CMPzri,ARM::tCMPzi8, 0,             8,   0,    1,   0,  2,0, 0 },
  72     { ARM::t2CMPzrr,ARM::tCMPzhir,0,             0,   0,    0,   0,  2,0, 0 },
  73     { ARM::t2EORrr, 0,            ARM::tEOR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  74     // FIXME: adr.n immediate offset must be multiple of 4.
  75     //{ ARM::t2LEApcrelJT,ARM::tLEApcrelJT, 0,     0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
  76     { ARM::t2LSLri, ARM::tLSLri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  77     { ARM::t2LSLrr, 0,            ARM::tLSLrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  78     { ARM::t2LSRri, ARM::tLSRri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  79     { ARM::t2LSRrr, 0,            ARM::tLSRrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  80     { ARM::t2MOVi,  ARM::tMOVi8,  0,             8,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  81     // FIXME: Do we need the 16-bit 'S' variant?
  82     { ARM::t2MOVr,ARM::tMOVgpr2gpr,0,            0,   0,    0,   0,  1,0, 0 },
  83     { ARM::t2MOVCCr,0,            ARM::tMOVCCr,  0,   0,    0,   0,  0,1, 0 },
  84     { ARM::t2MOVCCi,0,            ARM::tMOVCCi,  0,   8,    0,   0,  0,1, 0 },
  85     { ARM::t2MUL,   0,            ARM::tMUL,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  86     { ARM::t2MVNr,  ARM::tMVN,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  87     { ARM::t2ORRrr, 0,            ARM::tORR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  88     { ARM::t2REV,   ARM::tREV,    0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
  89     { ARM::t2REV16, ARM::tREV16,  0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
  90     { ARM::t2REVSH, ARM::tREVSH,  0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
  91     { ARM::t2RORrr, 0,            ARM::tROR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  92     { ARM::t2RSBri, ARM::tRSB,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
  93     { ARM::t2RSBSri,ARM::tRSB,    0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 1 },
  94     { ARM::t2SBCrr, 0,            ARM::tSBC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0 },
  95     { ARM::t2SUBri, ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,    1,   1,  0,0, 0 },
  96     { ARM::t2SUBrr, ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0 },
  97     { ARM::t2SUBSri,ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,    1,   1,  2,2, 0 },
  98     { ARM::t2SUBSrr,ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0 },
  99     { ARM::t2SXTBr, ARM::tSXTB,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
 100     { ARM::t2SXTHr, ARM::tSXTH,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
 101     { ARM::t2TSTrr, ARM::tTST,    0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0 },
 102     { ARM::t2UXTBr, ARM::tUXTB,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
 103     { ARM::t2UXTHr, ARM::tUXTH,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0 },
 104
 105     // FIXME: Clean this up after splitting each Thumb load / store opcode
 106     // into multiple ones.
 107     { ARM::t2LDRi12,ARM::tLDR,    0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 108     { ARM::t2LDRs,  ARM::tLDR,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 109     { ARM::t2LDRBi12,ARM::tLDRB,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 110     { ARM::t2LDRBs, ARM::tLDRB,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 111     { ARM::t2LDRHi12,ARM::tLDRH,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 112     { ARM::t2LDRHs, ARM::tLDRH,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 113     { ARM::t2LDRSBs,ARM::tLDRSB,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 114     { ARM::t2LDRSHs,ARM::tLDRSH,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 115     { ARM::t2STRi12,ARM::tSTR,    0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 116     { ARM::t2STRs,  ARM::tSTR,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 117     { ARM::t2STRBi12,ARM::tSTRB,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 118     { ARM::t2STRBs, ARM::tSTRB,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 119     { ARM::t2STRHi12,ARM::tSTRH,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 120     { ARM::t2STRHs, ARM::tSTRH,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 1 },
 121
 122     { ARM::t2LDM_RET,0,           ARM::tPOP_RET, 0,   0,    1,   1,  1,1, 1 },
 123     { ARM::t2LDM,   ARM::tLDM,    ARM::tPOP,     0,   0,    1,   1,  1,1, 1 },
 124     { ARM::t2STM,   ARM::tSTM,    ARM::tPUSH,    0,   0,    1,   1,  1,1, 1 },
 125   };
 126
 127   class VISIBILITY_HIDDEN Thumb2SizeReduce : public MachineFunctionPass {
 128   public:
 129     static char ID;
 130     Thumb2SizeReduce();
 131
 132     const Thumb2InstrInfo *TII;
 133
 134     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 135
 136     virtual const char *getPassName() const {
 137       return "Thumb2 instruction size reduction pass";
 138     }
 139
 140   private:
 141     /// ReduceOpcodeMap - Maps wide opcode to index of entry in ReduceTable.
 142     DenseMap<unsigned, unsigned> ReduceOpcodeMap;
 143
 144     bool VerifyPredAndCC(MachineInstr *MI, const ReduceEntry &Entry,
 145                          bool is2Addr, ARMCC::CondCodes Pred,
 146                          bool LiveCPSR, bool &HasCC, bool &CCDead);
 147
 148     bool ReduceLoadStore(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 149                          const ReduceEntry &Entry);
 150
 151     bool ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 152                        const ReduceEntry &Entry, bool LiveCPSR);
 153
 154     /// ReduceTo2Addr - Reduce a 32-bit instruction to a 16-bit two-address
 155     /// instruction.
 156     bool ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 157                        const ReduceEntry &Entry,
 158                        bool LiveCPSR);
 159
 160     /// ReduceToNarrow - Reduce a 32-bit instruction to a 16-bit
 161     /// non-two-address instruction.
 162     bool ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 163                         const ReduceEntry &Entry,
 164                         bool LiveCPSR);
 165
 166     /// ReduceMBB - Reduce width of instructions in the specified basic block.
 167     bool ReduceMBB(MachineBasicBlock &MBB);
 168   };
 169   char Thumb2SizeReduce::ID = 0;
 170 }
 171
 172 Thumb2SizeReduce::Thumb2SizeReduce() : MachineFunctionPass(&ID) {
 173   for (unsigned i = 0, e = array_lengthof(ReduceTable); i != e; ++i) {
 174     unsigned FromOpc = ReduceTable[i].WideOpc;
 175     if (!ReduceOpcodeMap.insert(std::make_pair(FromOpc, i)).second)
 176       assert(false && "Duplicated entries?");
 177   }
 178 }
 179
 180 static bool HasImplicitCPSRDef(const TargetInstrDesc &TID) {
 181   for (const unsigned *Regs = TID.ImplicitDefs; *Regs; ++Regs)
 182     if (*Regs == ARM::CPSR)
 183       return true;
 184   return false;
 185 }
 186
 187 bool
 188 Thumb2SizeReduce::VerifyPredAndCC(MachineInstr *MI, const ReduceEntry &Entry,
 189                                   bool is2Addr, ARMCC::CondCodes Pred,
 190                                   bool LiveCPSR, bool &HasCC, bool &CCDead) {
 191   if ((is2Addr  && Entry.PredCC2 == 0) ||
 192       (!is2Addr && Entry.PredCC1 == 0)) {
 193     if (Pred == ARMCC::AL) {
 194       // Not predicated, must set CPSR.
 195       if (!HasCC) {
 196         // Original instruction was not setting CPSR, but CPSR is not
 197         // currently live anyway. It's ok to set it. The CPSR def is
 198         // dead though.
 199         if (!LiveCPSR) {
 200           HasCC = true;
 201           CCDead = true;
 202           return true;
 203         }
 204         return false;
 205       }
 206     } else {
 207       // Predicated, must not set CPSR.
 208       if (HasCC)
 209         return false;
 210     }
 211   } else if ((is2Addr  && Entry.PredCC2 == 2) ||
 212              (!is2Addr && Entry.PredCC1 == 2)) {
 213     /// Old opcode has an optional def of CPSR.
 214     if (HasCC)
 215       return true;
 216     // If both old opcode does not implicit CPSR def, then it's not ok since
 217     // these new opcodes CPSR def is not meant to be thrown away. e.g. CMP.
 218     if (!HasImplicitCPSRDef(MI->getDesc()))
 219       return false;
 220     HasCC = true;
 221   } else {
 222     // 16-bit instruction does not set CPSR.
 223     if (HasCC)
 224       return false;
 225   }
 226
 227   return true;
 228 }
 229
 230 static bool VerifyLowRegs(MachineInstr *MI) {
 231   unsigned Opc = MI->getOpcode();
 232   bool isPCOk = (Opc == ARM::t2LDM_RET) || (Opc == ARM::t2LDM);
 233   bool isLROk = (Opc == ARM::t2STM);
 234   bool isSPOk = isPCOk || isLROk || (Opc == ARM::t2ADDrSPi);
 235   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 236     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 237     if (!MO.isReg() || MO.isImplicit())
 238       continue;
 239     unsigned Reg = MO.getReg();
 240     if (Reg == 0 || Reg == ARM::CPSR)
 241       continue;
 242     if (isPCOk && Reg == ARM::PC)
 243       continue;
 244     if (isLROk && Reg == ARM::LR)
 245       continue;
 246     if (isSPOk && Reg == ARM::SP)
 247       continue;
 248     if (!isARMLowRegister(Reg))
 249       return false;
 250   }
 251   return true;
 252 }
 253
 254 bool
 255 Thumb2SizeReduce::ReduceLoadStore(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 256                                   const ReduceEntry &Entry) {
 257   if (ReduceLimitLdSt != -1 && ((int)NumLdSts >= ReduceLimitLdSt))
 258     return false;
 259
 260   unsigned Scale = 1;
 261   bool HasImmOffset = false;
 262   bool HasShift = false;
 263   bool isLdStMul = false;
 264   bool isPopPush = false;
 265   unsigned Opc = Entry.NarrowOpc1;
 266   unsigned OpNum = 3; // First 'rest' of operands.
 267   switch (Entry.WideOpc) {
 268   default:
 269     llvm_unreachable("Unexpected Thumb2 load / store opcode!");
 270   case ARM::t2LDRi12:
 271   case ARM::t2STRi12:
 272     Scale = 4;
 273     HasImmOffset = true;
 274     break;
 275   case ARM::t2LDRBi12:
 276   case ARM::t2STRBi12:
 277     HasImmOffset = true;
 278     break;
 279   case ARM::t2LDRHi12:
 280   case ARM::t2STRHi12:
 281     Scale = 2;
 282     HasImmOffset = true;
 283     break;
 284   case ARM::t2LDRs:
 285   case ARM::t2LDRBs:
 286   case ARM::t2LDRHs:
 287   case ARM::t2LDRSBs:
 288   case ARM::t2LDRSHs:
 289   case ARM::t2STRs:
 290   case ARM::t2STRBs:
 291   case ARM::t2STRHs:
 292     HasShift = true;
 293     OpNum = 4;
 294     break;
 295   case ARM::t2LDM_RET:
 296   case ARM::t2LDM:
 297   case ARM::t2STM: {
 298     OpNum = 0;
 299     unsigned BaseReg = MI->getOperand(0).getReg();
 300     unsigned Mode = MI->getOperand(1).getImm();
 301     if (BaseReg == ARM::SP && ARM_AM::getAM4WBFlag(Mode)) {
 302       Opc = Entry.NarrowOpc2;
 303       isPopPush = true;
 304       OpNum = 2;
 305     } else if (Entry.WideOpc == ARM::t2LDM_RET ||
 306                !isARMLowRegister(BaseReg) ||
 307                !ARM_AM::getAM4WBFlag(Mode) ||
 308                ARM_AM::getAM4SubMode(Mode) != ARM_AM::ia) {
 309       return false;
 310     }
 311     isLdStMul = true;
 312     break;
 313   }
 314   }
 315
 316   unsigned OffsetReg = 0;
 317   bool OffsetKill = false;
 318   if (HasShift) {
 319     OffsetReg  = MI->getOperand(2).getReg();
 320     OffsetKill = MI->getOperand(2).isKill();
 321     if (MI->getOperand(3).getImm())
 322       // Thumb1 addressing mode doesn't support shift.
 323       return false;
 324   }
 325
 326   unsigned OffsetImm = 0;
 327   if (HasImmOffset) {
 328     OffsetImm = MI->getOperand(2).getImm();
 329     unsigned MaxOffset = ((1 << Entry.Imm1Limit) - 1) * Scale;
 330     if ((OffsetImm & (Scale-1)) || OffsetImm > MaxOffset)
 331       // Make sure the immediate field fits.
 332       return false;
 333   }
 334
 335   // Add the 16-bit load / store instruction.
 336   // FIXME: Thumb1 addressing mode encode both immediate and register offset.
 337   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 338   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, TII->get(Opc));
 339   if (!isLdStMul) {
 340     MIB.addOperand(MI->getOperand(0)).addOperand(MI->getOperand(1));
 341     if (Entry.NarrowOpc1 != ARM::tLDRSB && Entry.NarrowOpc1 != ARM::tLDRSH) {
 342       // tLDRSB and tLDRSH do not have an immediate offset field. On the other
 343       // hand, it must have an offset register.
 344       // FIXME: Remove this special case.
 345       MIB.addImm(OffsetImm/Scale);
 346     }
 347     assert((!HasShift || OffsetReg) && "Invalid so_reg load / store address!");
 348
 349     MIB.addReg(OffsetReg, getKillRegState(OffsetKill));
 350   }
 351
 352   // Transfer the rest of operands.
 353   for (unsigned e = MI->getNumOperands(); OpNum != e; ++OpNum)
 354     MIB.addOperand(MI->getOperand(OpNum));
 355
 356   DOUT << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB;
 357
 358   MBB.erase(MI);
 359   ++NumLdSts;
 360   return true;
 361 }
 362
 363 bool
 364 Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 365                                 const ReduceEntry &Entry,
 366                                 bool LiveCPSR) {
 367   if (Entry.LowRegs1 && !VerifyLowRegs(MI))
 368     return false;
 369
 370   const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
 371   if (TID.mayLoad() || TID.mayStore())
 372     return ReduceLoadStore(MBB, MI, Entry);
 373
 374   unsigned Opc = MI->getOpcode();
 375   switch (Opc) {
 376   default: break;
 377   case ARM::t2ADDSri:
 378   case ARM::t2ADDSrr: {
 379     unsigned PredReg = 0;
 380     if (getInstrPredicate(MI, PredReg) == ARMCC::AL) {
 381       switch (Opc) {
 382       default: break;
 383       case ARM::t2ADDSri: {
 384         if (ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR))
 385           return true;
 386         // fallthrough
 387       }
 388       case ARM::t2ADDSrr:
 389         return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR);
 390       }
 391     }
 392     break;
 393   }
 394   case ARM::t2RSBri:
 395   case ARM::t2RSBSri:
 396     if (MI->getOperand(2).getImm() == 0)
 397       return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR);
 398     break;
 399   }
 400   return false;
 401 }
 402
 403 bool
 404 Thumb2SizeReduce::ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 405                                 const ReduceEntry &Entry,
 406                                 bool LiveCPSR) {
 407
 408   if (ReduceLimit2Addr != -1 && ((int)Num2Addrs >= ReduceLimit2Addr))
 409     return false;
 410
 411   const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
 412   unsigned Reg0 = MI->getOperand(0).getReg();
 413   unsigned Reg1 = MI->getOperand(1).getReg();
 414   if (Reg0 != Reg1)
 415     return false;
 416   if (Entry.LowRegs2 && !isARMLowRegister(Reg0))
 417     return false;
 418   if (Entry.Imm2Limit) {
 419     unsigned Imm = MI->getOperand(2).getImm();
 420     unsigned Limit = (1 << Entry.Imm2Limit) - 1;
 421     if (Imm > Limit)
 422       return false;
 423   } else {
 424     unsigned Reg2 = MI->getOperand(2).getReg();
 425     if (Entry.LowRegs2 && !isARMLowRegister(Reg2))
 426       return false;
 427   }
 428
 429   // Check if it's possible / necessary to transfer the predicate.
 430   const TargetInstrDesc &NewTID = TII->get(Entry.NarrowOpc2);
 431   unsigned PredReg = 0;
 432   ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
 433   bool SkipPred = false;
 434   if (Pred != ARMCC::AL) {
 435     if (!NewTID.isPredicable())
 436       // Can't transfer predicate, fail.
 437       return false;
 438   } else {
 439     SkipPred = !NewTID.isPredicable();
 440   }
 441
 442   bool HasCC = false;
 443   bool CCDead = false;
 444   if (TID.hasOptionalDef()) {
 445     unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
 446     HasCC = (MI->getOperand(NumOps-1).getReg() == ARM::CPSR);
 447     if (HasCC && MI->getOperand(NumOps-1).isDead())
 448       CCDead = true;
 449   }
 450   if (!VerifyPredAndCC(MI, Entry, true, Pred, LiveCPSR, HasCC, CCDead))
 451     return false;
 452
 453   // Add the 16-bit instruction.
 454   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 455   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, NewTID);
 456   MIB.addOperand(MI->getOperand(0));
 457   if (NewTID.hasOptionalDef()) {
 458     if (HasCC)
 459       AddDefaultT1CC(MIB, CCDead);
 460     else
 461       AddNoT1CC(MIB);
 462   }
 463
 464   // Transfer the rest of operands.
 465   unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
 466   for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 467     if (i < NumOps && TID.OpInfo[i].isOptionalDef())
 468       continue;
 469     if (SkipPred && TID.OpInfo[i].isPredicate())
 470       continue;
 471     MIB.addOperand(MI->getOperand(i));
 472   }
 473
 474   DOUT << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB;
 475
 476   MBB.erase(MI);
 477   ++Num2Addrs;
 478   return true;
 479 }
 480
 481 bool
 482 Thumb2SizeReduce::ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 483                                  const ReduceEntry &Entry,
 484                                  bool LiveCPSR) {
 485   if (ReduceLimit != -1 && ((int)NumNarrows >= ReduceLimit))
 486     return false;
 487
 488   unsigned Limit = ~0U;
 489   unsigned Scale = (Entry.WideOpc == ARM::t2ADDrSPi) ? 4 : 1;
 490   if (Entry.Imm1Limit)
 491     Limit = ((1 << Entry.Imm1Limit) - 1) * Scale;
 492
 493   const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
 494   for (unsigned i = 0, e = TID.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 495     if (TID.OpInfo[i].isPredicate())
 496       continue;
 497     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 498     if (MO.isReg()) {
 499       unsigned Reg = MO.getReg();
 500       if (!Reg || Reg == ARM::CPSR)
 501         continue;
 502       if (Entry.WideOpc == ARM::t2ADDrSPi && Reg == ARM::SP)
 503         continue;
 504       if (Entry.LowRegs1 && !isARMLowRegister(Reg))
 505         return false;
 506     } else if (MO.isImm() &&
 507                !TID.OpInfo[i].isPredicate()) {
 508       if (MO.getImm() > Limit || (MO.getImm() & (Scale-1)) != 0)
 509         return false;
 510     }
 511   }
 512
 513   // Check if it's possible / necessary to transfer the predicate.
 514   const TargetInstrDesc &NewTID = TII->get(Entry.NarrowOpc1);
 515   unsigned PredReg = 0;
 516   ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
 517   bool SkipPred = false;
 518   if (Pred != ARMCC::AL) {
 519     if (!NewTID.isPredicable())
 520       // Can't transfer predicate, fail.
 521       return false;
 522   } else {
 523     SkipPred = !NewTID.isPredicable();
 524   }
 525
 526   bool HasCC = false;
 527   bool CCDead = false;
 528   if (TID.hasOptionalDef()) {
 529     unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
 530     HasCC = (MI->getOperand(NumOps-1).getReg() == ARM::CPSR);
 531     if (HasCC && MI->getOperand(NumOps-1).isDead())
 532       CCDead = true;
 533   }
 534   if (!VerifyPredAndCC(MI, Entry, false, Pred, LiveCPSR, HasCC, CCDead))
 535     return false;
 536
 537   // Add the 16-bit instruction.
 538   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 539   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, NewTID);
 540   MIB.addOperand(MI->getOperand(0));
 541   if (NewTID.hasOptionalDef()) {
 542     if (HasCC)
 543       AddDefaultT1CC(MIB, CCDead);
 544     else
 545       AddNoT1CC(MIB);
 546   }
 547
 548   // Transfer the rest of operands.
 549   unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
 550   for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 551     if (i < NumOps && TID.OpInfo[i].isOptionalDef())
 552       continue;
 553     if ((TID.getOpcode() == ARM::t2RSBSri ||
 554          TID.getOpcode() == ARM::t2RSBri) && i == 2)
 555       // Skip the zero immediate operand, it's now implicit.
 556       continue;
 557     bool isPred = (i < NumOps && TID.OpInfo[i].isPredicate());
 558     if (SkipPred && isPred)
 559         continue;
 560     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 561     if (Scale > 1 && !isPred && MO.isImm())
 562       MIB.addImm(MO.getImm() / Scale);
 563     else {
 564       if (MO.isReg() && MO.isImplicit() && MO.getReg() == ARM::CPSR)
 565         // Skip implicit def of CPSR. Either it's modeled as an optional
 566         // def now or it's already an implicit def on the new instruction.
 567         continue;
 568       MIB.addOperand(MO);
 569     }
 570   }
 571   if (!TID.isPredicable() && NewTID.isPredicable())
 572     AddDefaultPred(MIB);
 573
 574   DOUT << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB;
 575
 576   MBB.erase(MI);
 577   ++NumNarrows;
 578   return true;
 579 }
 580
 581 static bool UpdateCPSRDef(MachineInstr &MI, bool LiveCPSR) {
 582   bool HasDef = false;
 583   for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 584     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
 585     if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || MO.isUse())
 586       continue;
 587     if (MO.getReg() != ARM::CPSR)
 588       continue;
 589     if (!MO.isDead())
 590       HasDef = true;
 591   }
 592
 593   return HasDef || LiveCPSR;
 594 }
 595
 596 static bool UpdateCPSRUse(MachineInstr &MI, bool LiveCPSR) {
 597   for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 598     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
 599     if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || MO.isDef())
 600       continue;
 601     if (MO.getReg() != ARM::CPSR)
 602       continue;
 603     assert(LiveCPSR && "CPSR liveness tracking is wrong!");
 604     if (MO.isKill()) {
 605       LiveCPSR = false;
 606       break;
 607     }
 608   }
 609
 610   return LiveCPSR;
 611 }
 612
 613 bool Thumb2SizeReduce::ReduceMBB(MachineBasicBlock &MBB) {
 614   bool Modified = false;
 615
 616   bool LiveCPSR = false;
 617   // Yes, CPSR could be livein.
 618   for (MachineBasicBlock::const_livein_iterator I = MBB.livein_begin(),
 619          E = MBB.livein_end(); I != E; ++I) {
 620     if (*I == ARM::CPSR) {
 621       LiveCPSR = true;
 622       break;
 623     }
 624   }
 625
 626   MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin(), E = MBB.end();
 627   MachineBasicBlock::iterator NextMII;
 628   for (; MII != E; MII = NextMII) {
 629     NextMII = next(MII);
 630
 631     MachineInstr *MI = &*MII;
 632     LiveCPSR = UpdateCPSRUse(*MI, LiveCPSR);
 633
 634     unsigned Opcode = MI->getOpcode();
 635     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator OPI = ReduceOpcodeMap.find(Opcode);
 636     if (OPI != ReduceOpcodeMap.end()) {
 637       const ReduceEntry &Entry = ReduceTable[OPI->second];
 638       // Ignore "special" cases for now.
 639       if (Entry.Special) {
 640         if (ReduceSpecial(MBB, MI, Entry, LiveCPSR)) {
 641           Modified = true;
 642           MachineBasicBlock::iterator I = prior(NextMII);
 643           MI = &*I;
 644         }
 645         goto ProcessNext;
 646       }
 647
 648       // Try to transform to a 16-bit two-address instruction.
 649       if (Entry.NarrowOpc2 && ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR)) {
 650         Modified = true;
 651         MachineBasicBlock::iterator I = prior(NextMII);
 652         MI = &*I;
 653         goto ProcessNext;
 654       }
 655
 656       // Try to transform ro a 16-bit non-two-address instruction.
 657       if (Entry.NarrowOpc1 && ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR))
 658         Modified = true;
 659     }
 660
 661   ProcessNext:
 662     LiveCPSR = UpdateCPSRDef(*MI, LiveCPSR);
 663   }
 664
 665   return Modified;
 666 }
 667
 668 bool Thumb2SizeReduce::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 669   const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 670   TII = static_cast<const Thumb2InstrInfo*>(TM.getInstrInfo());
 671
 672   bool Modified = false;
 673   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
 674     Modified |= ReduceMBB(*I);
 675   return Modified;
 676 }
 677
 678 /// createThumb2SizeReductionPass - Returns an instance of the Thumb2 size
 679 /// reduction pass.
 680 FunctionPass *llvm::createThumb2SizeReductionPass() {
 681   return new Thumb2SizeReduce();
 682 }