Thumb2 assembly parsing and encoding for LDR pre-indexed w/ writeback.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
index fe7593ee965fc53dbcba140e4e86e19af42f0f2b..82d404c67d97d87eb3fc5ca857773a7474bab957 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands --------*- C++ -*-===//
+//===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands ------------------===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 
 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
 #include "ARM.h"
-#include "ARMAddressingModes.h"
 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
 #include "ARMInstrInfo.h"
+#include "Thumb2InstrInfo.h"
+#include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumCPEs,     "Number of constpool entries");
-STATISTIC(NumSplit,    "Number of uncond branches inserted");
-STATISTIC(NumCBrFixed, "Number of cond branches fixed");
-STATISTIC(NumUBrFixed, "Number of uncond branches fixed");
-STATISTIC(NumTBs,      "Number of table branches generated");
+STATISTIC(NumCPEs,       "Number of constpool entries");
+STATISTIC(NumSplit,      "Number of uncond branches inserted");
+STATISTIC(NumCBrFixed,   "Number of cond branches fixed");
+STATISTIC(NumUBrFixed,   "Number of uncond branches fixed");
+STATISTIC(NumTBs,        "Number of table branches generated");
+STATISTIC(NumT2CPShrunk, "Number of Thumb2 constantpool instructions shrunk");
+STATISTIC(NumT2BrShrunk, "Number of Thumb2 immediate branches shrunk");
+STATISTIC(NumCBZ,        "Number of CBZ / CBNZ formed");
+STATISTIC(NumJTMoved,    "Number of jump table destination blocks moved");
+STATISTIC(NumJTInserted, "Number of jump table intermediate blocks inserted");
+
+
+static cl::opt<bool>
+AdjustJumpTableBlocks("arm-adjust-jump-tables", cl::Hidden, cl::init(true),
+          cl::desc("Adjust basic block layout to better use TB[BH]"));
 
 namespace {
   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
@@ -50,7 +63,7 @@ namespace {
   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
   ///             tracks a list of users.
-  class VISIBILITY_HIDDEN ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
+  class ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
     /// by MBB Number.  The two-byte pads required for Thumb alignment are
     /// counted as part of the following block (i.e., the offset and size for
@@ -67,18 +80,36 @@ namespace {
     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
 
+    /// NewWaterList - The subset of WaterList that was created since the
+    /// previous iteration by inserting unconditional branches.
+    SmallSet<MachineBasicBlock*, 4> NewWaterList;
+
+    typedef std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator water_iterator;
+
     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
-    /// allowed from the instruction to the CP.
+    /// allowed from the instruction to the CP.  The HighWaterMark records the
+    /// highest basic block where a new CPEntry can be placed.  To ensure this
+    /// pass terminates, the CP entries are initially placed at the end of the
+    /// function and then move monotonically to lower addresses.  The
+    /// exception to this rule is when the current CP entry for a particular
+    /// CPUser is out of range, but there is another CP entry for the same
+    /// constant value in range.  We want to use the existing in-range CP
+    /// entry, but if it later moves out of range, the search for new water
+    /// should resume where it left off.  The HighWaterMark is used to record
+    /// that point.
     struct CPUser {
       MachineInstr *MI;
       MachineInstr *CPEMI;
+      MachineBasicBlock *HighWaterMark;
       unsigned MaxDisp;
       bool NegOk;
       bool IsSoImm;
       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp,
              bool neg, bool soimm)
-        : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp), NegOk(neg), IsSoImm(soimm) {}
+        : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp), NegOk(neg), IsSoImm(soimm) {
+        HighWaterMark = CPEMI->getParent();
+      }
     };
 
     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
@@ -131,7 +162,10 @@ namespace {
     /// the branch fix up pass.
     bool HasFarJump;
 
-    const TargetInstrInfo *TII;
+    /// HasInlineAsm - True if the function contains inline assembly.
+    bool HasInlineAsm;
+
+    const ARMInstrInfo *TII;
     const ARMSubtarget *STI;
     ARMFunctionInfo *AFI;
     bool isThumb;
@@ -139,7 +173,7 @@ namespace {
     bool isThumb2;
   public:
     static char ID;
-    ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(&ID) {}
+    ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(ID) {}
 
     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
@@ -151,6 +185,7 @@ namespace {
     void DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
+    void JumpTableFunctionScan(MachineFunction &MF);
     void InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
@@ -158,12 +193,9 @@ namespace {
     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
-    bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset,
-                      MachineBasicBlock** NewMBB);
-    MachineBasicBlock* AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
-                        std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP);
+    bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset, water_iterator &WaterIter);
     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
-                      MachineBasicBlock** NewMBB);
+                        MachineBasicBlock *&NewMBB);
     bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF, unsigned CPUserIndex);
     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
     bool RemoveUnusedCPEntries();
@@ -179,7 +211,12 @@ namespace {
     bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
     bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
     bool UndoLRSpillRestore();
+    bool OptimizeThumb2Instructions(MachineFunction &MF);
+    bool OptimizeThumb2Branches(MachineFunction &MF);
+    bool ReorderThumb2JumpTables(MachineFunction &MF);
     bool OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF);
+    MachineBasicBlock *AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB,
+                                                  MachineBasicBlock *JTBB);
 
     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
     void dumpBBs();
@@ -202,18 +239,27 @@ void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &MF) {
     if (!MBB->empty() &&
         MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
       unsigned MBBId = MBB->getNumber();
-      assert((BBOffsets[MBBId]%4 == 0 && BBSizes[MBBId]%4 == 0) ||
+      assert(HasInlineAsm ||
+             (BBOffsets[MBBId]%4 == 0 && BBSizes[MBBId]%4 == 0) ||
              (BBOffsets[MBBId]%4 != 0 && BBSizes[MBBId]%4 != 0));
     }
   }
+  for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
+    CPUser &U = CPUsers[i];
+    unsigned UserOffset = GetOffsetOf(U.MI) + (isThumb ? 4 : 8);
+    unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(U.CPEMI);
+    unsigned Disp = UserOffset < CPEOffset ? CPEOffset - UserOffset :
+      UserOffset - CPEOffset;
+    assert(Disp <= U.MaxDisp || "Constant pool entry out of range!");
+  }
 #endif
 }
 
 /// print block size and offset information - debugging
 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
   for (unsigned J = 0, E = BBOffsets.size(); J !=E; ++J) {
-    DOUT << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J] <<
-                            " size " << BBSizes[J] << "\n";
+    DEBUG(errs() << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J]
+                 << " size " << BBSizes[J] << "\n");
   }
 }
 
@@ -226,7 +272,7 @@ FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   MachineConstantPool &MCP = *MF.getConstantPool();
 
-  TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
+  TII = (const ARMInstrInfo*)MF.getTarget().getInstrInfo();
   AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
   STI = &MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
 
@@ -235,17 +281,30 @@ bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
 
   HasFarJump = false;
+  HasInlineAsm = false;
 
   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
   // the numbers agree with the position of the block in the function.
   MF.RenumberBlocks();
 
+  // Try to reorder and otherwise adjust the block layout to make good use
+  // of the TB[BH] instructions.
+  bool MadeChange = false;
+  if (isThumb2 && AdjustJumpTableBlocks) {
+    JumpTableFunctionScan(MF);
+    MadeChange |= ReorderThumb2JumpTables(MF);
+    // Data is out of date, so clear it. It'll be re-computed later.
+    T2JumpTables.clear();
+    // Blocks may have shifted around. Keep the numbering up to date.
+    MF.RenumberBlocks();
+  }
+
   // Thumb1 functions containing constant pools get 4-byte alignment.
   // This is so we can keep exact track of where the alignment padding goes.
 
-  // Set default. Thumb1 function is 2-byte aligned, ARM and Thumb2 are 4-byte
-  // aligned.
-  AFI->setAlign(isThumb1 ? 1U : 2U);
+  // ARM and Thumb2 functions need to be 4-byte aligned.
+  if (!isThumb1)
+    MF.EnsureAlignment(2);  // 2 = log2(4)
 
   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
   // we put them all at the end of the function.
@@ -253,24 +312,25 @@ bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   if (!MCP.isEmpty()) {
     DoInitialPlacement(MF, CPEMIs);
     if (isThumb1)
-      AFI->setAlign(2U);
+      MF.EnsureAlignment(2);  // 2 = log2(4)
   }
 
   /// The next UID to take is the first unused one.
-  AFI->initConstPoolEntryUId(CPEMIs.size());
+  AFI->initPICLabelUId(CPEMIs.size());
 
   // Do the initial scan of the function, building up information about the
   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
   // constant pool users.
   InitialFunctionScan(MF, CPEMIs);
   CPEMIs.clear();
+  DEBUG(dumpBBs());
+
 
   /// Remove dead constant pool entries.
-  RemoveUnusedCPEntries();
+  MadeChange |= RemoveUnusedCPEntries();
 
   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
   // is no change.
-  bool MadeChange = false;
   unsigned NoCPIters = 0, NoBRIters = 0;
   while (true) {
     bool CPChange = false;
@@ -280,6 +340,10 @@ bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
       llvm_unreachable("Constant Island pass failed to converge!");
     DEBUG(dumpBBs());
 
+    // Clear NewWaterList now.  If we split a block for branches, it should
+    // appear as "new water" for the next iteration of constant pool placement.
+    NewWaterList.clear();
+
     bool BRChange = false;
     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
       BRChange |= FixUpImmediateBr(MF, ImmBranches[i]);
@@ -292,17 +356,28 @@ bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
     MadeChange = true;
   }
 
-  // Let's see if we can use tbb / tbh to do jump tables.
-  MadeChange |= OptimizeThumb2JumpTables(MF);
+  // Shrink 32-bit Thumb2 branch, load, and store instructions.
+  if (isThumb2 && !STI->prefers32BitThumb())
+    MadeChange |= OptimizeThumb2Instructions(MF);
 
   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
   verify(MF);
 
-  // If LR has been forced spilled and no far jumps (i.e. BL) has been issued.
-  // Undo the spill / restore of LR if possible.
+  // If LR has been forced spilled and no far jump (i.e. BL) has been issued,
+  // undo the spill / restore of LR if possible.
   if (isThumb && !HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump())
     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
 
+  // Save the mapping between original and cloned constpool entries.
+  for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
+    for (unsigned j = 0, je = CPEntries[i].size(); j != je; ++j) {
+      const CPEntry & CPE = CPEntries[i][j];
+      AFI->recordCPEClone(i, CPE.CPI);
+    }
+  }
+
+  DEBUG(errs() << '\n'; dumpBBs());
+
   BBSizes.clear();
   BBOffsets.clear();
   WaterList.clear();
@@ -336,16 +411,17 @@ void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
     // aligned.
     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
     MachineInstr *CPEMI =
-      BuildMI(BB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
-                           .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
+      BuildMI(BB, DebugLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
+        .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
     CPEMIs.push_back(CPEMI);
 
     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
     std::vector<CPEntry> CPEs;
     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
     CPEntries.push_back(CPEs);
-    NumCPEs++;
-    DOUT << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i << "\n";
+    ++NumCPEs;
+    DEBUG(errs() << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i
+                 << "\n");
   }
 }
 
@@ -354,10 +430,11 @@ void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
   // Get the next machine basic block in the function.
   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
-  if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
+  // Can't fall off end of function.
+  if (llvm::next(MBBI) == MBB->getParent()->end())
     return false;
 
-  MachineBasicBlock *NextBB = next(MBBI);
+  MachineBasicBlock *NextBB = llvm::next(MBBI);
   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
     if (*I == NextBB)
@@ -381,11 +458,39 @@ ARMConstantIslands::CPEntry
   return NULL;
 }
 
+/// JumpTableFunctionScan - Do a scan of the function, building up
+/// information about the sizes of each block and the locations of all
+/// the jump tables.
+void ARMConstantIslands::JumpTableFunctionScan(MachineFunction &MF) {
+  for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
+       MBBI != E; ++MBBI) {
+    MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
+
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
+         I != E; ++I)
+      if (I->getDesc().isBranch() && I->getOpcode() == ARM::t2BR_JT)
+        T2JumpTables.push_back(I);
+  }
+}
+
 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
 /// and finding all of the constant pool users.
 void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
                                  const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
+  // First thing, see if the function has any inline assembly in it. If so,
+  // we have to be conservative about alignment assumptions, as we don't
+  // know for sure the size of any instructions in the inline assembly.
+  for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
+       MBBI != E; ++MBBI) {
+    MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
+         I != E; ++I)
+      if (I->getOpcode() == ARM::INLINEASM)
+        HasInlineAsm = true;
+  }
+
+  // Now go back through the instructions and build up our data structures.
   unsigned Offset = 0;
   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
        MBBI != E; ++MBBI) {
@@ -399,6 +504,8 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
     unsigned MBBSize = 0;
     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
          I != E; ++I) {
+      if (I->isDebugValue())
+        continue;
       // Add instruction size to MBBSize.
       MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
 
@@ -414,8 +521,12 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
         case ARM::tBR_JTr:
           // A Thumb1 table jump may involve padding; for the offsets to
           // be right, functions containing these must be 4-byte aligned.
-          AFI->setAlign(2U);
-          if ((Offset+MBBSize)%4 != 0)
+          // tBR_JTr expands to a mov pc followed by .align 2 and then the jump
+          // table entries. So this code checks whether offset of tBR_JTr + 2
+          // is aligned.  That is held in Offset+MBBSize, which already has
+          // 2 added in for the size of the mov pc instruction.
+          MF.EnsureAlignment(2U);
+          if ((Offset+MBBSize)%4 != 0 || HasInlineAsm)
             // FIXME: Add a pseudo ALIGN instruction instead.
             MBBSize += 2;           // padding
           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
@@ -475,8 +586,6 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
           bool NegOk = false;
           bool IsSoImm = false;
 
-          // FIXME: Temporary workaround until I can figure out what's going on.
-          unsigned Slack = T2JumpTables.empty() ? 0 : 4;
           switch (Opc) {
           default:
             llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
@@ -486,7 +595,7 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
           case ARM::LEApcrel:
             // This takes a SoImm, which is 8 bit immediate rotated. We'll
             // pretend the maximum offset is 255 * 4. Since each instruction
-            // 4 byte wide, this is always correct. We'llheck for other
+            // 4 byte wide, this is always correct. We'll check for other
             // displacements that fits in a SoImm as well.
             Bits = 8;
             Scale = 4;
@@ -502,7 +611,7 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
             Scale = 4;
             break;
 
-          case ARM::LDR:
+          case ARM::LDRi12:
           case ARM::LDRcp:
           case ARM::t2LDRpci:
             Bits = 12;  // +-offset_12
@@ -510,13 +619,12 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
             break;
 
           case ARM::tLDRpci:
-          case ARM::tLDRcp:
             Bits = 8;
             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
             break;
 
-          case ARM::FLDD:
-          case ARM::FLDS:
+          case ARM::VLDRD:
+          case ARM::VLDRS:
             Bits = 8;
             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
             NegOk = true;
@@ -526,7 +634,7 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
           // Remember that this is a user of a CP entry.
           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
-          unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale - Slack;
+          unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk, IsSoImm));
 
           // Increment corresponding CPEntry reference count.
@@ -545,7 +653,7 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
     if (isThumb &&
         !MBB.empty() &&
         MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
-        (Offset%4) != 0)
+        ((Offset%4) != 0 || HasInlineAsm))
       MBBSize += 2;
 
     BBSizes.push_back(MBBSize);
@@ -569,7 +677,7 @@ unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
   // alignment padding, and compensate if so.
   if (isThumb &&
       MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
-      Offset%4 != 0)
+      (Offset%4 != 0 || HasInlineAsm))
     Offset += 2;
 
   // Sum instructions before MI in MBB.
@@ -591,7 +699,7 @@ static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
 /// and update the arrays that parallel this numbering.
 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
-  // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
+  // Renumber the MBB's to keep them consecutive.
   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
 
   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
@@ -603,7 +711,7 @@ void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
 
   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
   // available water after it.
-  std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
+  water_iterator IP =
     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
                      CompareMBBNumbers);
   WaterList.insert(IP, NewBB);
@@ -611,7 +719,7 @@ void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
 
 
 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
-/// an unconditional branch.  Update datastructures and renumber blocks to
+/// an unconditional branch.  Update data structures and renumber blocks to
 /// account for this change and returns the newly created block.
 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
@@ -631,8 +739,8 @@ MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
   // correspond to anything in the source.
   unsigned Opc = isThumb ? (isThumb2 ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
-  BuildMI(OrigBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
-  NumSplit++;
+  BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
+  ++NumSplit;
 
   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
   while (!OrigBB->succ_empty()) {
@@ -642,7 +750,7 @@ MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
 
     // This pass should be run after register allocation, so there should be no
     // PHI nodes to update.
-    assert((Succ->empty() || Succ->begin()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
+    assert((Succ->empty() || !Succ->begin()->isPHI())
            && "PHI nodes should be eliminated by now!");
   }
 
@@ -665,37 +773,64 @@ MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   // available water after it (but not if it's already there, which happens
   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
-  std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
+  water_iterator IP =
     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
                      CompareMBBNumbers);
   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
   if (WaterBB == OrigBB)
-    WaterList.insert(next(IP), NewBB);
+    WaterList.insert(llvm::next(IP), NewBB);
   else
     WaterList.insert(IP, OrigBB);
-
-  // Figure out how large the first NewMBB is.  (It cannot
-  // contain a constpool_entry or tablejump.)
-  unsigned NewBBSize = 0;
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
-       I != E; ++I)
-    NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
+  NewWaterList.insert(OrigBB);
 
   unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
-  // Set the size of NewBB in BBSizes.
-  BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
 
-  // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
-  // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
   int delta = isThumb1 ? 2 : 4;
-  BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
+
+  // Figure out how large the OrigBB is.  As the first half of the original
+  // block, it cannot contain a tablejump.  The size includes
+  // the new jump we added.  (It should be possible to do this without
+  // recounting everything, but it's very confusing, and this is rarely
+  // executed.)
+  unsigned OrigBBSize = 0;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = OrigBB->begin(), E = OrigBB->end();
+       I != E; ++I)
+    OrigBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
+  BBSizes[OrigBBI] = OrigBBSize;
 
   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
 
+  // Figure out how large the NewMBB is.  As the second half of the original
+  // block, it may contain a tablejump.
+  unsigned NewBBSize = 0;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
+       I != E; ++I)
+    NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
+  // Set the size of NewBB in BBSizes.  It does not include any padding now.
+  BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
+
+  MachineInstr* ThumbJTMI = prior(NewBB->end());
+  if (ThumbJTMI->getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
+    // We've added another 2-byte instruction before this tablejump, which
+    // means we will always need padding if we didn't before, and vice versa.
+
+    // The original offset of the jump instruction was:
+    unsigned OrigOffset = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI] - delta;
+    if (OrigOffset%4 == 0) {
+      // We had padding before and now we don't.  No net change in code size.
+      delta = 0;
+    } else {
+      // We didn't have padding before and now we do.
+      BBSizes[NewBBI] += 2;
+      delta = 4;
+    }
+  }
+
   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
-  AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
+  if (delta)
+    AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
 
   return NewBB;
 }
@@ -710,11 +845,23 @@ bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset,
   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
   // Effectively, the valid range of displacements is 2 bytes smaller for such
   // references.
-  if (isThumb && UserOffset%4 !=0)
+  unsigned TotalAdj = 0;
+  if (isThumb && UserOffset%4 !=0) {
     UserOffset -= 2;
+    TotalAdj = 2;
+  }
   // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
-  if (isThumb && TrialOffset%4 != 0)
+  if (isThumb && TrialOffset%4 != 0) {
     TrialOffset += 2;
+    TotalAdj += 2;
+  }
+
+  // In Thumb2 mode, later branch adjustments can shift instructions up and
+  // cause alignment change. In the worst case scenario this can cause the
+  // user's effective address to be subtracted by 2 and the CPE's address to
+  // be plus 2.
+  if (isThumb2 && TotalAdj != 4)
+    MaxDisp -= (4 - TotalAdj);
 
   if (UserOffset <= TrialOffset) {
     // User before the Trial.
@@ -739,8 +886,7 @@ bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
                        BBSizes[Water->getNumber()];
 
   // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
-  // the offset of the instruction.  (Currently applies only to ARM, so
-  // no alignment compensation attempted here.)
+  // the offset of the instruction.
   if (CPEOffset < UserOffset)
     UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
 
@@ -753,14 +899,14 @@ bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
                                       MachineInstr *CPEMI, unsigned MaxDisp,
                                       bool NegOk, bool DoDump) {
   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
-  assert(CPEOffset%4 == 0 && "Misaligned CPE");
+  assert((CPEOffset%4 == 0 || HasInlineAsm) && "Misaligned CPE");
 
   if (DoDump) {
-    DOUT << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
-         << " max delta=" << MaxDisp
-         << " insn address=" << UserOffset
-         << " CPE address=" << CPEOffset
-         << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI;
+    DEBUG(errs() << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
+                 << " max delta=" << MaxDisp
+                 << " insn address=" << UserOffset
+                 << " CPE address=" << CPEOffset
+                 << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI);
   }
 
   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, NegOk);
@@ -785,7 +931,7 @@ static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
 
 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
                                               int delta) {
-  MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
+  MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = llvm::next(MBBI);
   for(unsigned i = BB->getNumber()+1, e = BB->getParent()->getNumBlockIDs();
       i < e; ++i) {
     BBOffsets[i] += delta;
@@ -794,7 +940,7 @@ void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
     if (!isThumb)
       continue;
     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
-    if (!MBB->empty()) {
+    if (!MBB->empty() && !HasInlineAsm) {
       // Constant pool entries require padding.
       if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
         unsigned OldOffset = BBOffsets[i] - delta;
@@ -810,6 +956,10 @@ void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
       }
       // Thumb1 jump tables require padding.  They should be at the end;
       // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
+      // tBR_JTr expands to a mov pc followed by .align 2 and then the jump
+      // table entries. So this code checks whether offset of tBR_JTr
+      // is aligned; if it is, the offset of the jump table following the
+      // instruction will not be aligned, and we need padding.
       MachineInstr *ThumbJTMI = prior(MBB->end());
       if (ThumbJTMI->getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
         unsigned NewMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
@@ -827,7 +977,7 @@ void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
       if (delta==0)
         return;
     }
-    MBBI = next(MBBI);
+    MBBI = llvm::next(MBBI);
   }
 }
 
@@ -843,7 +993,7 @@ bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
   if (--CPE->RefCount == 0) {
     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
     CPE->CPEMI = NULL;
-    NumCPEs--;
+    --NumCPEs;
     return true;
   }
   return false;
@@ -862,7 +1012,7 @@ int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
 
   // Check to see if the CPE is already in-range.
   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, U.NegOk, true)) {
-    DOUT << "In range\n";
+    DEBUG(errs() << "In range\n");
     return 1;
   }
 
@@ -877,7 +1027,8 @@ int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
       continue;
     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, U.NegOk)) {
-      DOUT << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#" << CPEs[i].CPI << "\n";
+      DEBUG(errs() << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#"
+                   << CPEs[i].CPI << "\n");
       // Point the CPUser node to the replacement
       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
@@ -907,60 +1058,58 @@ static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
   default:
     break;
   }
-  
-  return ((1<<23)-1)*4;
-}
 
-/// AcceptWater - Small amount of common code factored out of the following.
-
-MachineBasicBlock* ARMConstantIslands::AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
-                          std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP) {
-  DOUT << "found water in range\n";
-  // Remove the original WaterList entry; we want subsequent
-  // insertions in this vicinity to go after the one we're
-  // about to insert.  This considerably reduces the number
-  // of times we have to move the same CPE more than once.
-  WaterList.erase(IP);
-  // CPE goes before following block (NewMBB).
-  return next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
+  return ((1<<23)-1)*4;
 }
 
-/// LookForWater - look for an existing entry in the WaterList in which
+/// LookForWater - Look for an existing entry in the WaterList in which
 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
-/// Returns true if found, false if not.  If it returns true, *NewMBB
-/// is set to the WaterList entry.
-/// For ARM, we prefer the water that's farthest away. For Thumb, prefer
-/// water that will not introduce padding to water that will; within each
-/// group, prefer the water that's farthest away.
+/// Returns true if found, false if not.  If it returns true, WaterIter
+/// is set to the WaterList entry.  For Thumb, prefer water that will not
+/// introduce padding to water that will.  To ensure that this pass
+/// terminates, the CPE location for a particular CPUser is only allowed to
+/// move to a lower address, so search backward from the end of the list and
+/// prefer the first water that is in range.
 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
-                                      MachineBasicBlock** NewMBB) {
-  std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IPThatWouldPad;
-  MachineBasicBlock* WaterBBThatWouldPad = NULL;
-  if (!WaterList.empty()) {
-    for (std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP = prior(WaterList.end()),
-           B = WaterList.begin();; --IP) {
-      MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
-      if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U)) {
-        unsigned WBBId = WaterBB->getNumber();
-        if (isThumb &&
-            (BBOffsets[WBBId] + BBSizes[WBBId])%4 != 0) {
-          // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
-          // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
-          if (!WaterBBThatWouldPad) {
-            WaterBBThatWouldPad = WaterBB;
-            IPThatWouldPad = IP;
-          }
-        } else {
-          *NewMBB = AcceptWater(WaterBB, IP);
-          return true;
+                                      water_iterator &WaterIter) {
+  if (WaterList.empty())
+    return false;
+
+  bool FoundWaterThatWouldPad = false;
+  water_iterator IPThatWouldPad;
+  for (water_iterator IP = prior(WaterList.end()),
+         B = WaterList.begin();; --IP) {
+    MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
+    // Check if water is in range and is either at a lower address than the
+    // current "high water mark" or a new water block that was created since
+    // the previous iteration by inserting an unconditional branch.  In the
+    // latter case, we want to allow resetting the high water mark back to
+    // this new water since we haven't seen it before.  Inserting branches
+    // should be relatively uncommon and when it does happen, we want to be
+    // sure to take advantage of it for all the CPEs near that block, so that
+    // we don't insert more branches than necessary.
+    if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U) &&
+        (WaterBB->getNumber() < U.HighWaterMark->getNumber() ||
+         NewWaterList.count(WaterBB))) {
+      unsigned WBBId = WaterBB->getNumber();
+      if (isThumb &&
+          (BBOffsets[WBBId] + BBSizes[WBBId])%4 != 0) {
+        // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
+        // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
+        if (!FoundWaterThatWouldPad) {
+          FoundWaterThatWouldPad = true;
+          IPThatWouldPad = IP;
         }
+      } else {
+        WaterIter = IP;
+        return true;
       }
-      if (IP == B)
-        break;
     }
+    if (IP == B)
+      break;
   }
-  if (isThumb && WaterBBThatWouldPad) {
-    *NewMBB = AcceptWater(WaterBBThatWouldPad, IPThatWouldPad);
+  if (FoundWaterThatWouldPad) {
+    WaterIter = IPThatWouldPad;
     return true;
   }
   return false;
@@ -970,12 +1119,12 @@ bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
-/// unconditional branch around it.  In either case *NewMBB is set to a
+/// unconditional branch around it.  In either case NewMBB is set to a
 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
 /// is not adjusted).
-
 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
-                        unsigned UserOffset, MachineBasicBlock** NewMBB) {
+                                        unsigned UserOffset,
+                                        MachineBasicBlock *&NewMBB) {
   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
   MachineInstr *UserMI = U.MI;
   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
@@ -984,28 +1133,25 @@ void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
                                BBSizes[UserMBB->getNumber()];
   assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
 
-  // If the use is at the end of the block, or the end of the block
-  // is within range, make new water there.  (The addition below is
-  // for the unconditional branch we will be adding:  4 bytes on ARM + Thumb2,
-  // 2 on Thumb1.  Possible Thumb1 alignment padding is allowed for
+  // If the block does not end in an unconditional branch already, and if the
+  // end of the block is within range, make new water there.  (The addition
+  // below is for the unconditional branch we will be adding: 4 bytes on ARM +
+  // Thumb2, 2 on Thumb1.  Possible Thumb1 alignment padding is allowed for
   // inside OffsetIsInRange.
-  // If the block ends in an unconditional branch already, it is water,
-  // and is known to be out of range, so we'll always be adding a branch.)
-  if (&UserMBB->back() == UserMI ||
+  if (BBHasFallthrough(UserMBB) &&
       OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb1 ? 2: 4),
                       U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
-    DOUT << "Split at end of block\n";
+    DEBUG(errs() << "Split at end of block\n");
     if (&UserMBB->back() == UserMI)
       assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
-    *NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
+    NewMBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
     // Record it for branch lengthening; this new branch will not get out of
     // range, but if the preceding conditional branch is out of range, the
     // targets will be exchanged, and the altered branch may be out of
     // range, so the machinery has to know about it.
     int UncondBr = isThumb ? ((isThumb2) ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
-    BuildMI(UserMBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
-            TII->get(UncondBr)).addMBB(*NewMBB);
+    BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB);
     unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
     ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
                           MaxDisp, false, UncondBr));
@@ -1042,11 +1188,13 @@ void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
     MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
     ++MI;
     unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
+    unsigned NumCPUsers = CPUsers.size();
+    MachineInstr *LastIT = 0;
     for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
          Offset < BaseInsertOffset;
          Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
-            MI = next(MI)) {
-      if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
+           MI = llvm::next(MI)) {
+      if (CPUIndex < NumCPUsers && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
         CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
         if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset,
                              U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
@@ -1058,9 +1206,23 @@ void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
         EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
         CPUIndex++;
       }
+
+      // Remember the last IT instruction.
+      if (MI->getOpcode() == ARM::t2IT)
+        LastIT = MI;
     }
-    DOUT << "Split in middle of big block\n";
-    *NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
+
+    DEBUG(errs() << "Split in middle of big block\n");
+    --MI;
+
+    // Avoid splitting an IT block.
+    if (LastIT) {
+      unsigned PredReg = 0;
+      ARMCC::CondCodes CC = llvm::getITInstrPredicate(MI, PredReg);
+      if (CC != ARMCC::AL)
+        MI = LastIT;
+    }
+    NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(MI);
   }
 }
 
@@ -1075,9 +1237,8 @@ bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF,
   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
-  MachineBasicBlock *NewMBB;
   // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
-  // hardware keeps in the PC (2 insns ahead of the reference).
+  // hardware keeps in the PC.
   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
 
   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
@@ -1088,20 +1249,53 @@ bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF,
 
   // No existing clone of this CPE is within range.
   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
-  unsigned ID = AFI->createConstPoolEntryUId();
+  unsigned ID = AFI->createPICLabelUId();
 
-  // Look for water where we can place this CPE.  We look for the farthest one
-  // away that will work.  Forward references only for now (although later
-  // we might find some that are backwards).
+  // Look for water where we can place this CPE.
+  MachineBasicBlock *NewIsland = MF.CreateMachineBasicBlock();
+  MachineBasicBlock *NewMBB;
+  water_iterator IP;
+  if (LookForWater(U, UserOffset, IP)) {
+    DEBUG(errs() << "found water in range\n");
+    MachineBasicBlock *WaterBB = *IP;
+
+    // If the original WaterList entry was "new water" on this iteration,
+    // propagate that to the new island.  This is just keeping NewWaterList
+    // updated to match the WaterList, which will be updated below.
+    if (NewWaterList.count(WaterBB)) {
+      NewWaterList.erase(WaterBB);
+      NewWaterList.insert(NewIsland);
+    }
+    // The new CPE goes before the following block (NewMBB).
+    NewMBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
 
-  if (!LookForWater(U, UserOffset, &NewMBB)) {
+  } else {
     // No water found.
-    DOUT << "No water found\n";
-    CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, &NewMBB);
+    DEBUG(errs() << "No water found\n");
+    CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, NewMBB);
+
+    // SplitBlockBeforeInstr adds to WaterList, which is important when it is
+    // called while handling branches so that the water will be seen on the
+    // next iteration for constant pools, but in this context, we don't want
+    // it.  Check for this so it will be removed from the WaterList.
+    // Also remove any entry from NewWaterList.
+    MachineBasicBlock *WaterBB = prior(MachineFunction::iterator(NewMBB));
+    IP = std::find(WaterList.begin(), WaterList.end(), WaterBB);
+    if (IP != WaterList.end())
+      NewWaterList.erase(WaterBB);
+
+    // We are adding new water.  Update NewWaterList.
+    NewWaterList.insert(NewIsland);
   }
 
+  // Remove the original WaterList entry; we want subsequent insertions in
+  // this vicinity to go after the one we're about to insert.  This
+  // considerably reduces the number of times we have to move the same CPE
+  // more than once and is also important to ensure the algorithm terminates.
+  if (IP != WaterList.end())
+    WaterList.erase(IP);
+
   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
-  MachineBasicBlock *NewIsland = MF.CreateMachineBasicBlock();
   MF.insert(NewMBB, NewIsland);
 
   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
@@ -1112,15 +1306,15 @@ bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF,
 
   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
   // add it to the island.
-  U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc::getUnknownLoc(),
-                    TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
+  U.HighWaterMark = NewIsland;
+  U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
-  NumCPEs++;
+  ++NumCPEs;
 
   BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
   // Compensate for .align 2 in thumb mode.
-  if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0)
+  if (isThumb && (BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0 || HasInlineAsm))
     Size += 2;
   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
@@ -1133,7 +1327,8 @@ bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF,
       break;
     }
 
-  DOUT << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t" << *UserMI;
+  DEBUG(errs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
+           << '\t' << *UserMI);
 
   return true;
 }
@@ -1189,11 +1384,11 @@ bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
   unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
 
-  DOUT << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
-       << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
-       << " max delta=" << MaxDisp
-       << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
-       << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI;
+  DEBUG(errs() << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
+               << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
+               << " max delta=" << MaxDisp
+               << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
+               << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI);
 
   if (BrOffset <= DestOffset) {
     // Branch before the Dest.
@@ -1235,12 +1430,14 @@ ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
   // Use BL to implement far jump.
   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
+  MI->addOperand(MachineOperand::CreateImm((int64_t)ARMCC::AL));
+  MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
   HasFarJump = true;
-  NumUBrFixed++;
+  ++NumUBrFixed;
 
-  DOUT << "  Changed B to long jump " << *MI;
+  DEBUG(errs() << "  Changed B to long jump " << *MI);
 
   return true;
 }
@@ -1271,9 +1468,9 @@ ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
 
-  NumCBrFixed++;
+  ++NumCBrFixed;
   if (BMI != MI) {
-    if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
+    if (llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
       // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
       // condition and swap destinations:
@@ -1284,7 +1481,8 @@ ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
       // b   L1
       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
-        DOUT << "  Invert Bcc condition and swap its destination with " << *BMI;
+        DEBUG(errs() << "  Invert Bcc condition and swap its destination with "
+                     << *BMI);
         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
         MI->getOperand(1).setImm(CC);
@@ -1299,25 +1497,24 @@ ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
     // branch to the destination.
     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
     BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
-    MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
+    MachineBasicBlock* SplitBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(MBB));
     AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
     MBB->back().eraseFromParent();
     // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
   }
-  MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
+  MachineBasicBlock *NextBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(MBB));
 
-  DOUT << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
-       << " also invert condition and change dest. to BB#"
-       << NextBB->getNumber() << "\n";
+  DEBUG(errs() << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
+               << " also invert condition and change dest. to BB#"
+               << NextBB->getNumber() << "\n");
 
   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
-  BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
-          TII->get(MI->getOpcode()))
+  BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(MI->getOpcode()))
     .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
   Br.MI = &MBB->back();
   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
-  BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
+  BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
@@ -1333,15 +1530,20 @@ ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
 }
 
 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
-/// LR / restores LR to pc.
+/// LR / restores LR to pc. FIXME: This is done here because it's only possible
+/// to do this if tBfar is not used.
 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
   bool MadeChange = false;
   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
+    // First two operands are predicates.
     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
-        MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC &&
-        MI->getNumExplicitOperands() == 1) {
-      BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET));
+        MI->getOperand(2).getReg() == ARM::PC &&
+        MI->getNumExplicitOperands() == 3) {
+      // Create the new insn and copy the predicate from the old.
+      BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET))
+        .addOperand(MI->getOperand(0))
+        .addOperand(MI->getOperand(1));
       MI->eraseFromParent();
       MadeChange = true;
     }
@@ -1349,18 +1551,155 @@ bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
   return MadeChange;
 }
 
+bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Instructions(MachineFunction &MF) {
+  bool MadeChange = false;
+
+  // Shrink ADR and LDR from constantpool.
+  for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
+    CPUser &U = CPUsers[i];
+    unsigned Opcode = U.MI->getOpcode();
+    unsigned NewOpc = 0;
+    unsigned Scale = 1;
+    unsigned Bits = 0;
+    switch (Opcode) {
+    default: break;
+    case ARM::t2LEApcrel:
+      if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
+        NewOpc = ARM::tLEApcrel;
+        Bits = 8;
+        Scale = 4;
+      }
+      break;
+    case ARM::t2LDRpci:
+      if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
+        NewOpc = ARM::tLDRpci;
+        Bits = 8;
+        Scale = 4;
+      }
+      break;
+    }
+
+    if (!NewOpc)
+      continue;
+
+    unsigned UserOffset = GetOffsetOf(U.MI) + 4;
+    unsigned MaxOffs = ((1 << Bits) - 1) * Scale;
+    // FIXME: Check if offset is multiple of scale if scale is not 4.
+    if (CPEIsInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, MaxOffs, false, true)) {
+      U.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
+      MachineBasicBlock *MBB = U.MI->getParent();
+      BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
+      AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
+      ++NumT2CPShrunk;
+      MadeChange = true;
+    }
+  }
+
+  MadeChange |= OptimizeThumb2Branches(MF);
+  MadeChange |= OptimizeThumb2JumpTables(MF);
+  return MadeChange;
+}
+
+bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Branches(MachineFunction &MF) {
+  bool MadeChange = false;
+
+  for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i) {
+    ImmBranch &Br = ImmBranches[i];
+    unsigned Opcode = Br.MI->getOpcode();
+    unsigned NewOpc = 0;
+    unsigned Scale = 1;
+    unsigned Bits = 0;
+    switch (Opcode) {
+    default: break;
+    case ARM::t2B:
+      NewOpc = ARM::tB;
+      Bits = 11;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case ARM::t2Bcc: {
+      NewOpc = ARM::tBcc;
+      Bits = 8;
+      Scale = 2;
+      break;
+    }
+    }
+    if (NewOpc) {
+      unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
+      MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
+      if (BBIsInRange(Br.MI, DestBB, MaxOffs)) {
+        Br.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
+        MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
+        BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
+        AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
+        ++NumT2BrShrunk;
+        MadeChange = true;
+      }
+    }
+
+    Opcode = Br.MI->getOpcode();
+    if (Opcode != ARM::tBcc)
+      continue;
+
+    NewOpc = 0;
+    unsigned PredReg = 0;
+    ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(Br.MI, PredReg);
+    if (Pred == ARMCC::EQ)
+      NewOpc = ARM::tCBZ;
+    else if (Pred == ARMCC::NE)
+      NewOpc = ARM::tCBNZ;
+    if (!NewOpc)
+      continue;
+    MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
+    // Check if the distance is within 126. Subtract starting offset by 2
+    // because the cmp will be eliminated.
+    unsigned BrOffset = GetOffsetOf(Br.MI) + 4 - 2;
+    unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
+    if (BrOffset < DestOffset && (DestOffset - BrOffset) <= 126) {
+      MachineBasicBlock::iterator CmpMI = Br.MI;
+      if (CmpMI != Br.MI->getParent()->begin()) {
+        --CmpMI;
+        if (CmpMI->getOpcode() == ARM::tCMPi8) {
+          unsigned Reg = CmpMI->getOperand(0).getReg();
+          Pred = llvm::getInstrPredicate(CmpMI, PredReg);
+          if (Pred == ARMCC::AL &&
+              CmpMI->getOperand(1).getImm() == 0 &&
+              isARMLowRegister(Reg)) {
+            MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
+            MachineInstr *NewBR =
+              BuildMI(*MBB, CmpMI, Br.MI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
+              .addReg(Reg).addMBB(DestBB,Br.MI->getOperand(0).getTargetFlags());
+            CmpMI->eraseFromParent();
+            Br.MI->eraseFromParent();
+            Br.MI = NewBR;
+            BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
+            AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
+            ++NumCBZ;
+            MadeChange = true;
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  return MadeChange;
+}
+
+/// OptimizeThumb2JumpTables - Use tbb / tbh instructions to generate smaller
+/// jumptables when it's possible.
 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
   bool MadeChange = false;
 
   // FIXME: After the tables are shrunk, can we get rid some of the
   // constantpool tables?
-  const MachineJumpTableInfo *MJTI = MF.getJumpTableInfo();
+  MachineJumpTableInfo *MJTI = MF.getJumpTableInfo();
+  if (MJTI == 0) return false;
+
   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
-    const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
-    unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
-    unsigned JTOpIdx = NumOps - (TID.isPredicable() ? 3 : 2);
+    const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
+    unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
+    unsigned JTOpIdx = NumOps - (MCID.isPredicable() ? 3 : 2);
     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
     assert(JTI < JT.size());
@@ -1377,8 +1716,6 @@ bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
       if (ByteOk && (DstOffset - JTOffset) > ((1<<8)-1)*2)
         ByteOk = false;
       unsigned TBHLimit = ((1<<16)-1)*2;
-      if (STI->isTargetDarwin())
-        TBHLimit >>= 1;  // FIXME: Work around an assembler bug.
       if (HalfWordOk && (DstOffset - JTOffset) > TBHLimit)
         HalfWordOk = false;
       if (!ByteOk && !HalfWordOk)
@@ -1393,15 +1730,25 @@ bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
         continue;
       unsigned IdxReg = MI->getOperand(1).getReg();
       bool IdxRegKill = MI->getOperand(1).isKill();
+
+      // Scan backwards to find the instruction that defines the base
+      // register. Due to post-RA scheduling, we can't count on it
+      // immediately preceding the branch instruction.
       MachineBasicBlock::iterator PrevI = MI;
-      if (PrevI == MBB->begin())
+      MachineBasicBlock::iterator B = MBB->begin();
+      while (PrevI != B && !PrevI->definesRegister(BaseReg))
+        --PrevI;
+
+      // If for some reason we didn't find it, we can't do anything, so
+      // just skip this one.
+      if (!PrevI->definesRegister(BaseReg))
         continue;
 
-      MachineInstr *AddrMI = --PrevI;
+      MachineInstr *AddrMI = PrevI;
       bool OptOk = true;
-      // Examine the instruction that calculate the jumptable entry address.
-      // If it's not the one just before the t2BR_JT, we won't delete it, then
-      // it's not worth doing the optimization.
+      // Examine the instruction that calculates the jumptable entry address.
+      // Make sure it only defines the base register and kills any uses
+      // other than the index register.
       for (unsigned k = 0, eee = AddrMI->getNumOperands(); k != eee; ++k) {
         const MachineOperand &MO = AddrMI->getOperand(k);
         if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
@@ -1418,17 +1765,23 @@ bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
       if (!OptOk)
         continue;
 
-      // The previous instruction should be a t2LEApcrelJT, we want to delete
-      // it as well.
-      MachineInstr *LeaMI = --PrevI;
-      if (LeaMI->getOpcode() != ARM::t2LEApcrelJT ||
+      // Now scan back again to find the tLEApcrel or t2LEApcrelJT instruction
+      // that gave us the initial base register definition.
+      for (--PrevI; PrevI != B && !PrevI->definesRegister(BaseReg); --PrevI)
+        ;
+
+      // The instruction should be a tLEApcrel or t2LEApcrelJT; we want
+      // to delete it as well.
+      MachineInstr *LeaMI = PrevI;
+      if ((LeaMI->getOpcode() != ARM::tLEApcrelJT &&
+           LeaMI->getOpcode() != ARM::t2LEApcrelJT) ||
           LeaMI->getOperand(0).getReg() != BaseReg)
         OptOk = false;
 
       if (!OptOk)
         continue;
 
-      unsigned Opc = ByteOk ? ARM::t2TBB : ARM::t2TBH;
+      unsigned Opc = ByteOk ? ARM::t2TBB_JT : ARM::t2TBH_JT;
       MachineInstr *NewJTMI = BuildMI(MBB, MI->getDebugLoc(), TII->get(Opc))
         .addReg(IdxReg, getKillRegState(IdxRegKill))
         .addJumpTableIndex(JTI, JTOP.getTargetFlags())
@@ -1455,3 +1808,101 @@ bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
 
   return MadeChange;
 }
+
+/// ReorderThumb2JumpTables - Adjust the function's block layout to ensure that
+/// jump tables always branch forwards, since that's what tbb and tbh need.
+bool ARMConstantIslands::ReorderThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
+  bool MadeChange = false;
+
+  MachineJumpTableInfo *MJTI = MF.getJumpTableInfo();
+  if (MJTI == 0) return false;
+
+  const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
+  for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
+    MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
+    const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
+    unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
+    unsigned JTOpIdx = NumOps - (MCID.isPredicable() ? 3 : 2);
+    MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
+    unsigned JTI = JTOP.getIndex();
+    assert(JTI < JT.size());
+
+    // We prefer if target blocks for the jump table come after the jump
+    // instruction so we can use TB[BH]. Loop through the target blocks
+    // and try to adjust them such that that's true.
+    int JTNumber = MI->getParent()->getNumber();
+    const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
+    for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
+      MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
+      int DTNumber = MBB->getNumber();
+
+      if (DTNumber < JTNumber) {
+        // The destination precedes the switch. Try to move the block forward
+        // so we have a positive offset.
+        MachineBasicBlock *NewBB =
+          AdjustJTTargetBlockForward(MBB, MI->getParent());
+        if (NewBB)
+          MJTI->ReplaceMBBInJumpTable(JTI, JTBBs[j], NewBB);
+        MadeChange = true;
+      }
+    }
+  }
+
+  return MadeChange;
+}
+
+MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::
+AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *JTBB)
+{
+  MachineFunction &MF = *BB->getParent();
+
+  // If the destination block is terminated by an unconditional branch,
+  // try to move it; otherwise, create a new block following the jump
+  // table that branches back to the actual target. This is a very simple
+  // heuristic. FIXME: We can definitely improve it.
+  MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
+  SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
+  SmallVector<MachineOperand, 4> CondPrior;
+  MachineFunction::iterator BBi = BB;
+  MachineFunction::iterator OldPrior = prior(BBi);
+
+  // If the block terminator isn't analyzable, don't try to move the block
+  bool B = TII->AnalyzeBranch(*BB, TBB, FBB, Cond);
+
+  // If the block ends in an unconditional branch, move it. The prior block
+  // has to have an analyzable terminator for us to move this one. Be paranoid
+  // and make sure we're not trying to move the entry block of the function.
+  if (!B && Cond.empty() && BB != MF.begin() &&
+      !TII->AnalyzeBranch(*OldPrior, TBB, FBB, CondPrior)) {
+    BB->moveAfter(JTBB);
+    OldPrior->updateTerminator();
+    BB->updateTerminator();
+    // Update numbering to account for the block being moved.
+    MF.RenumberBlocks();
+    ++NumJTMoved;
+    return NULL;
+  }
+
+  // Create a new MBB for the code after the jump BB.
+  MachineBasicBlock *NewBB =
+    MF.CreateMachineBasicBlock(JTBB->getBasicBlock());
+  MachineFunction::iterator MBBI = JTBB; ++MBBI;
+  MF.insert(MBBI, NewBB);
+
+  // Add an unconditional branch from NewBB to BB.
+  // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
+  // correspond directly to anything in the source.
+  assert (isThumb2 && "Adjusting for TB[BH] but not in Thumb2?");
+  BuildMI(NewBB, DebugLoc(), TII->get(ARM::t2B)).addMBB(BB);
+
+  // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
+  MF.RenumberBlocks(NewBB);
+
+  // Update the CFG.
+  NewBB->addSuccessor(BB);
+  JTBB->removeSuccessor(BB);
+  JTBB->addSuccessor(NewBB);
+
+  ++NumJTInserted;
+  return NewBB;
+}