Remove attribution from file headers, per discussion on llvmdev.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
index 183bde88243e9700fc9fd8ea5b7c4acacc0cb7c9..9aced30f0136e2e038e62558585ed70a63500de4 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by Chris Lattner and is distributed under the
-// University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 
 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
 #include "ARM.h"
+#include "ARMMachineFunctionInfo.h"
 #include "ARMInstrInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetAsmInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include <iostream>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumSplit, "Number of uncond branches inserted");
+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");
 
 namespace {
-  /// ARMConstantIslands - Due to limited pc-relative displacements, ARM
+  /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
-  /// constant pool, instead, it places constants where-ever it feels like with
+  /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
   /// special instructions.
   ///
   /// The terminology used in this pass includes:
@@ -47,16 +49,23 @@ namespace {
   class VISIBILITY_HIDDEN ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
     /// NextUID - Assign unique ID's to CPE's.
     unsigned NextUID;
-    
+
     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
-    /// by MBB Number.
+    /// 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
+    /// a padded block will both be ==2 mod 4).
     std::vector<unsigned> BBSizes;
     
+    /// BBOffsets - the offset of each MBB in bytes, starting from 0.
+    /// The two-byte pads required for Thumb alignment are counted as part of
+    /// the following block.
+    std::vector<unsigned> BBOffsets;
+
     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
-    
+
     /// 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.
@@ -72,51 +81,160 @@ namespace {
     /// constant pools and their max displacement.
     std::vector<CPUser> CPUsers;
     
+    /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
+    /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
+    /// reference this entry.
+    struct CPEntry {
+      MachineInstr *CPEMI;
+      unsigned CPI;
+      unsigned RefCount;
+      CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
+        : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
+    };
+
+    /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
+    /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
+    /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
+    /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
+    /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
+    std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
+    
+    /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
+    /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
+    /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
+    /// opcode.
+    struct ImmBranch {
+      MachineInstr *MI;
+      unsigned MaxDisp : 31;
+      bool isCond : 1;
+      int UncondBr;
+      ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
+        : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
+    };
+
+    /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
+    ///
+    std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
+
+    /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
+    ///
+    SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
+
+    /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
+    /// the branch fix up pass.
+    bool HasFarJump;
+
     const TargetInstrInfo *TII;
-    const TargetAsmInfo   *TAI;
+    ARMFunctionInfo *AFI;
+    bool isThumb;
   public:
+    static char ID;
+    ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+
     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 
     virtual const char *getPassName() const {
-      return "ARM constant island placement pass";
+      return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
     }
     
   private:
     void DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
+    CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
     void InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
-    void SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
-    bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, CPUser &U);
+    MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
+    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);
+    void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
+                      MachineBasicBlock** NewMBB);
+    bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, unsigned CPUserIndex);
+    void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
+    bool RemoveUnusedCPEntries();
+    bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset, 
+                      MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp,
+                      bool DoDump);
+    bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
+                        CPUser &U);
+    bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
+                        unsigned Disp, bool NegativeOK);
+    bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
+    bool FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
+    bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
+    bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
+    bool UndoLRSpillRestore();
 
-    unsigned GetInstSize(MachineInstr *MI) const;
     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
+    void dumpBBs();
+    void verify(MachineFunction &Fn);
   };
+  char ARMConstantIslands::ID = 0;
+}
+
+/// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
+void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &Fn) {
+  assert(BBOffsets.size() == BBSizes.size());
+  for (unsigned i = 1, e = BBOffsets.size(); i != e; ++i)
+    assert(BBOffsets[i-1]+BBSizes[i-1] == BBOffsets[i]);
+  if (isThumb) {
+    for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
+         MBBI != E; ++MBBI) {
+      MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
+      if (!MBB->empty() &&
+          MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
+        assert((BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 == 0 &&
+                BBSizes[MBB->getNumber()]%4 == 0) ||
+               (BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 != 0 &&
+                BBSizes[MBB->getNumber()]%4 != 0));
+    }
+  }
+}
+
+/// 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";
+  }
 }
 
-/// createARMLoadStoreOptimizationPass - returns an instance of the load / store
-/// optimization pass.
+/// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
+/// island pass.
 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
   return new ARMConstantIslands();
 }
 
 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-  // If there are no constants, there is nothing to do.
   MachineConstantPool &MCP = *Fn.getConstantPool();
-  if (MCP.isEmpty()) return false;
   
   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
-  TAI = Fn.getTarget().getTargetAsmInfo();
-  
+  AFI = Fn.getInfo<ARMFunctionInfo>();
+  isThumb = AFI->isThumbFunction();
+
+  HasFarJump = 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.
   Fn.RenumberBlocks();
 
+  /// Thumb functions containing constant pools get 2-byte alignment.  This is so
+  /// we can keep exact track of where the alignment padding goes.  Set default.
+  AFI->setAlign(isThumb ? 1U : 2U);
+
   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
   // we put them all at the end of the function.
   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
-  DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
+  if (!MCP.isEmpty()) {
+    DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
+    if (isThumb)
+      AFI->setAlign(2U);
+  }
   
   /// The next UID to take is the first unused one.
   NextUID = CPEMIs.size();
@@ -127,25 +245,48 @@ bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
   InitialFunctionScan(Fn, CPEMIs);
   CPEMIs.clear();
   
-  // Iteratively place constant pool entries until there is no change.
-  bool MadeChange;
-  do {
-    MadeChange = false;
+  /// Remove dead constant pool entries.
+  RemoveUnusedCPEntries();
+
+  // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
+  // is no change.
+  bool MadeChange = false;
+  while (true) {
+    bool Change = false;
     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
-      MadeChange |= HandleConstantPoolUser(Fn, CPUsers[i]);
-  } while (MadeChange);
-  
+      Change |= HandleConstantPoolUser(Fn, i);
+    DEBUG(dumpBBs());
+    for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
+      Change |= FixUpImmediateBr(Fn, ImmBranches[i]);
+    DEBUG(dumpBBs());
+    if (!Change)
+      break;
+    MadeChange = true;
+  }
+
+  // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
+  verify(Fn);
+
+  // 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 (!HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump() && isThumb)
+    MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
+
   BBSizes.clear();
+  BBOffsets.clear();
   WaterList.clear();
   CPUsers.clear();
-    
-  return true;
+  CPEntries.clear();
+  ImmBranches.clear();
+  PushPopMIs.clear();
+
+  return MadeChange;
 }
 
 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
 void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
-                                            std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs){
+                                        std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs){
   // Create the basic block to hold the CPE's.
   MachineBasicBlock *BB = new MachineBasicBlock();
   Fn.getBasicBlockList().push_back(BB);
@@ -157,7 +298,7 @@ void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
   
   const TargetData &TD = *Fn.getTarget().getTargetData();
   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
-    unsigned Size = TD.getTypeSize(CPs[i].getType());
+    unsigned Size = TD.getABITypeSize(CPs[i].getType());
     // Verify that all constant pool entries are a multiple of 4 bytes.  If not,
     // we would have to pad them out or something so that instructions stay
     // aligned.
@@ -166,12 +307,17 @@ void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
       BuildMI(BB, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
                            .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
     CPEMIs.push_back(CPEMI);
-    DEBUG(std::cerr << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #"
-                    << i << "\n");
+
+    // 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";
   }
 }
 
-/// BBHasFallthrough - Return true of the specified basic block can fallthrough
+/// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
 /// into the block immediately after it.
 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
   // Get the next machine basic block in the function.
@@ -188,11 +334,27 @@ static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
   return false;
 }
 
+/// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
+/// look up the corresponding CPEntry.
+ARMConstantIslands::CPEntry
+*ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
+                                        const MachineInstr *CPEMI) {
+  std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
+  // Number of entries per constpool index should be small, just do a
+  // linear search.
+  for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
+    if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
+      return &CPEs[i];
+  }
+  return NULL;
+}
+
 /// 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 &Fn,
-                                     const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
+                                 const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
+  unsigned Offset = 0;
   for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
        MBBI != E; ++MBBI) {
     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
@@ -206,107 +368,132 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
          I != E; ++I) {
       // Add instruction size to MBBSize.
-      MBBSize += GetInstSize(I);
+      MBBSize += ARM::GetInstSize(I);
+
+      int Opc = I->getOpcode();
+      if (TII->isBranch(Opc)) {
+        bool isCond = false;
+        unsigned Bits = 0;
+        unsigned Scale = 1;
+        int UOpc = Opc;
+        switch (Opc) {
+        case ARM::tBR_JTr:
+          // A Thumb 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)
+            MBBSize += 2;           // padding
+          continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
+        default:
+          continue;  // Ignore other JT branches
+        case ARM::Bcc:
+          isCond = true;
+          UOpc = ARM::B;
+          // Fallthrough
+        case ARM::B:
+          Bits = 24;
+          Scale = 4;
+          break;
+        case ARM::tBcc:
+          isCond = true;
+          UOpc = ARM::tB;
+          Bits = 8;
+          Scale = 2;
+          break;
+        case ARM::tB:
+          Bits = 11;
+          Scale = 2;
+          break;
+        }
+
+        // Record this immediate branch.
+        unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
+        ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
+      }
+
+      if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
+        PushPopMIs.push_back(I);
 
       // Scan the instructions for constant pool operands.
       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
         if (I->getOperand(op).isConstantPoolIndex()) {
           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
           // from the PC that this instruction permits.
-          unsigned MaxOffs = 0;
           
           // Basic size info comes from the TSFlags field.
+          unsigned Bits = 0;
+          unsigned Scale = 1;
           unsigned TSFlags = I->getInstrDescriptor()->TSFlags;
           switch (TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
           default: 
             // Constant pool entries can reach anything.
             if (I->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
               continue;
+            if (I->getOpcode() == ARM::tLEApcrel) {
+              Bits = 8;  // Taking the address of a CP entry.
+              break;
+            }
             assert(0 && "Unknown addressing mode for CP reference!");
           case ARMII::AddrMode1: // AM1: 8 bits << 2
-            MaxOffs = 1 << (8+2);   // Taking the address of a CP entry.
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;  // Taking the address of a CP entry.
             break;
           case ARMII::AddrMode2:
-            MaxOffs = 1 << 12;   // +-offset_12
+            Bits = 12;  // +-offset_12
             break;
           case ARMII::AddrMode3:
-            MaxOffs = 1 << 8;   // +-offset_8
+            Bits = 8;   // +-offset_8
             break;
             // addrmode4 has no immediate offset.
           case ARMII::AddrMode5:
-            MaxOffs = 1 << (8+2);   // +-(offset_8*4)
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
             break;
           case ARMII::AddrModeT1:
-            MaxOffs = 1 << 5;
+            Bits = 5;  // +offset_5
             break;
           case ARMII::AddrModeT2:
-            MaxOffs = 1 << (5+1);
+            Bits = 5;
+            Scale = 2;  // +(offset_5*2)
             break;
           case ARMII::AddrModeT4:
-            MaxOffs = 1 << (5+2);
+            Bits = 5;
+            Scale = 4;  // +(offset_5*4)
+            break;
+          case ARMII::AddrModeTs:
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;  // +(offset_8*4)
             break;
           }
-          
+
           // Remember that this is a user of a CP entry.
-          MachineInstr *CPEMI =CPEMIs[I->getOperand(op).getConstantPoolIndex()];
+          unsigned CPI = I->getOperand(op).getConstantPoolIndex();
+          MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
+          unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;          
           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs));
+
+          // Increment corresponding CPEntry reference count.
+          CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
+          assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
+          CPE->RefCount++;
           
           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
           // rest of the operands.
           break;
         }
     }
-    BBSizes.push_back(MBBSize);
-  }
-}
 
-/// FIXME: Works around a gcc miscompilation with -fstrict-aliasing
-static unsigned getNumJTEntries(const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT,
-                                unsigned JTI) DISABLE_INLINE;
-static unsigned getNumJTEntries(const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT,
-                                unsigned JTI) {
-  return JT[JTI].MBBs.size();
-}
+    // In thumb mode, if this block is a constpool island, we may need padding
+    // so it's aligned on 4 byte boundary.
+    if (isThumb &&
+        !MBB.empty() &&
+        MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
+        (Offset%4) != 0)
+      MBBSize += 2;
 
-/// GetInstSize - Return the size of the specified MachineInstr.
-///
-unsigned ARMConstantIslands::GetInstSize(MachineInstr *MI) const {
-  // Basic size info comes from the TSFlags field.
-  unsigned TSFlags = MI->getInstrDescriptor()->TSFlags;
-  
-  switch ((TSFlags & ARMII::SizeMask) >> ARMII::SizeShift) {
-  default:
-    // If this machine instr is an inline asm, measure it.
-    if (MI->getOpcode() == ARM::INLINEASM)
-      return TAI->getInlineAsmLength(MI->getOperand(0).getSymbolName());
-    assert(0 && "Unknown or unset size field for instr!");
-    break;
-  case ARMII::Size8Bytes: return 8;          // Arm instruction x 2.
-  case ARMII::Size4Bytes: return 4;          // Arm instruction.
-  case ARMII::Size2Bytes: return 2;          // Thumb instruction.
-  case ARMII::SizeSpecial: {
-    switch (MI->getOpcode()) {
-    case ARM::CONSTPOOL_ENTRY:
-      // If this machine instr is a constant pool entry, its size is recorded as
-      // operand #2.
-      return MI->getOperand(2).getImm();
-    case ARM::BR_JTr:
-    case ARM::BR_JTm:
-    case ARM::BR_JTadd: {
-      // These are jumptable branches, i.e. a branch followed by an inlined
-      // jumptable. The size is 4 + 4 * number of entries.
-      unsigned JTI = MI->getOperand(MI->getNumOperands()-2).getJumpTableIndex();
-      const MachineFunction *MF = MI->getParent()->getParent();
-      MachineJumpTableInfo *MJTI = MF->getJumpTableInfo();
-      const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
-      assert(JTI < JT.size());
-      return getNumJTEntries(JT, JTI) * 4 + 4;
-    }
-    default:
-      // Otherwise, pseudo-instruction sizes are zero.
-      return 0;
-    }
-  }
+    BBSizes.push_back(MBBSize);
+    BBOffsets.push_back(Offset);
+    Offset += MBBSize;
   }
 }
 
@@ -319,17 +506,20 @@ unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
   // it is in.
-  unsigned Offset = 0;
-  
-  // Sum block sizes before MBB.
-  for (unsigned BB = 0, e = MBB->getNumber(); BB != e; ++BB)
-    Offset += BBSizes[BB];
+  unsigned Offset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
+
+  // If we're looking for a CONSTPOOL_ENTRY in Thumb, see if this block has
+  // alignment padding, and compensate if so.
+  if (isThumb && 
+      MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY && 
+      Offset%4 != 0)
+    Offset += 2;
 
   // Sum instructions before MI in MBB.
   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
     if (&*I == MI) return Offset;
-    Offset += GetInstSize(I);
+    Offset += ARM::GetInstSize(I);
   }
 }
 
@@ -350,6 +540,9 @@ void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
   // renumbered) block numbers.
   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
+
+  // Likewise for BBOffsets.
+  BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
   
   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having 
   // available water after it.
@@ -362,8 +555,8 @@ 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
-/// account for this change.
-void ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
+/// account for this change and returns the newly created block.
+MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
 
   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
@@ -375,7 +568,8 @@ void ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
   
   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
-  BuildMI(OrigBB, TII->get(ARM::B)).addMBB(NewBB);
+  // Note the new unconditional branch is not being recorded.
+  BuildMI(OrigBB, TII->get(isThumb ? ARM::tB : ARM::B)).addMBB(NewBB);
   NumSplit++;
   
   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
@@ -394,85 +588,472 @@ void ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
   
   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
-  UpdateForInsertedWaterBlock(NewBB);
+  // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
+  // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
+  NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
+  
+  // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
+  // renumbered) block numbers.
+  BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
   
-  // Figure out how large the first NewMBB is.
+  // Likewise for BBOffsets.
+  BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
+
+  // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having 
+  // 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 =
+    std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
+                     CompareMBBNumbers);
+  MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
+  if (WaterBB == OrigBB)
+    WaterList.insert(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 += GetInstSize(I);
+    NewBBSize += ARM::GetInstSize(I);
   
+  unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
+  unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
   // Set the size of NewBB in BBSizes.
-  BBSizes[NewBB->getNumber()] = NewBBSize;
+  BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
   
   // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
-  // Add 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
-  BBSizes[OrigBB->getNumber()] -= NewBBSize-4;
+  // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
+  unsigned delta = isThumb ? 2 : 4;
+  BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
+
+  // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
+  BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
+
+  // All BBOffsets following these blocks must be modified.
+  AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
+
+  return NewBB;
 }
 
-/// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
-/// is out-of-range.  If so, pick it up the constant pool value and move it some
-/// place in-range.
-bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, CPUser &U){
-  MachineInstr *UserMI = U.MI;
-  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+/// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
+/// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a 
+/// constant pool entry).
+bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, 
+                      unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp, bool NegativeOK) {
+  // On Thumb offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for 
+  // 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)
+    UserOffset -= 2;
+  // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
+  if (isThumb && TrialOffset%4 != 0)
+    TrialOffset += 2;
+
+  if (UserOffset <= TrialOffset) {
+    // User before the Trial.
+    if (TrialOffset-UserOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  } else if (NegativeOK) {
+    if (UserOffset-TrialOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
+/// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
+
+bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
+                         MachineBasicBlock* Water, CPUser &U)
+{
+  unsigned MaxDisp = U.MaxDisp;
+  MachineFunction::iterator I = next(MachineFunction::iterator(Water));
+  unsigned CPEOffset = BBOffsets[Water->getNumber()] + 
+                       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.)
+  if (CPEOffset < UserOffset)
+    UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
 
-  unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI);
+  return OffsetIsInRange (UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
+}
+
+/// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
+/// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
+bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
+                                      MachineInstr *CPEMI,
+                                      unsigned MaxDisp, bool DoDump) {
   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
-  
-  DEBUG(std::cerr << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
-                  << " max delta=" << U.MaxDisp
-                  << " at offset " << int(UserOffset-CPEOffset) << "\t"
-                  << *UserMI);
+  assert(CPEOffset%4 == 0 && "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;
+  }
+
+  return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
+}
+
+/// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
+/// unconditionally branches to its only successor.
+static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
+  if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
+    return false;
+
+  MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
+  MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
+  MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
+  if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB)
+    return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
+  return false;
+}
+
+void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, 
+                                              int delta) {
+  MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
+  for(unsigned i=BB->getNumber()+1; i<BB->getParent()->getNumBlockIDs(); i++) {
+    BBOffsets[i] += delta;
+    // If some existing blocks have padding, adjust the padding as needed, a
+    // bit tricky.  delta can be negative so don't use % on that.
+    if (isThumb) {
+      MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
+      if (!MBB->empty()) {
+        // Constant pool entries require padding.
+        if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
+          unsigned oldOffset = BBOffsets[i] - delta;
+          if (oldOffset%4==0 && BBOffsets[i]%4!=0) {
+            // add new padding
+            BBSizes[i] += 2;
+            delta += 2;
+          } else if (oldOffset%4!=0 && BBOffsets[i]%4==0) {
+            // remove existing padding
+            BBSizes[i] -=2;
+            delta -= 2;
+          }
+        }
+        // Thumb jump tables require padding.  They should be at the end;
+        // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
+        MachineInstr *ThumbJTMI = NULL;
+        if (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::tBR_JTr)
+          ThumbJTMI = prior(MBB->end());
+        if (ThumbJTMI) {
+          unsigned newMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
+          unsigned oldMIOffset = newMIOffset - delta;
+          if (oldMIOffset%4 == 0 && newMIOffset%4 != 0) {
+            // remove existing padding
+            BBSizes[i] -= 2;
+            delta -= 2;
+          } else if (oldMIOffset%4 != 0 && newMIOffset%4 == 0) {
+            // add new padding
+            BBSizes[i] += 2;
+            delta += 2;
+          }
+        }
+        if (delta==0)
+          return;
+      }
+      MBBI = next(MBBI);
+    }
+  }
+}
+
+/// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
+/// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
+/// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed 
+/// the entry, false if we didn't.
+
+bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
+  // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
+  CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
+  assert(CPE && "Unexpected!");
+  if (--CPE->RefCount == 0) {
+    RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
+    CPE->CPEMI = NULL;
+    NumCPEs--;
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
+/// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
+/// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
+/// 0 = no existing entry found
+/// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
+/// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
+int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
+{
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
 
   // Check to see if the CPE is already in-range.
-  if (UserOffset < CPEOffset) {
-    // User before the CPE.
-    if (CPEOffset-UserOffset <= U.MaxDisp)
-      return false;
+  if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, true)) {
+    DOUT << "In range\n";
+    return 1;
+  }
+
+  // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
+  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getConstantPoolIndex();
+  std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
+  for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
+    // We already tried this one
+    if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
+      continue;
+    // Removing CPEs can leave empty entries, skip
+    if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
+      continue;
+    if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, false)) {
+      DOUT << "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.
+      for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
+        if (UserMI->getOperand(j).isConstantPoolIndex()) {
+          UserMI->getOperand(j).setConstantPoolIndex(CPEs[i].CPI);
+          break;
+        }
+      // Adjust the refcount of the clone...
+      CPEs[i].RefCount++;
+      // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
+      // addresses changed, so we don't need another pass.
+      return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
+    }
+  }
+  return 0;
+}
+
+/// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
+/// the specific unconditional branch instruction.
+static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
+  return (Opc == ARM::tB) ? ((1<<10)-1)*2 : ((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));
+}
+
+/// 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.
+
+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)) {
+        if (isThumb &&
+            (BBOffsets[WaterBB->getNumber()] + 
+             BBSizes[WaterBB->getNumber()])%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;
+        }
+    }
+      if (IP == B)
+        break;
+    }
+  }
+  if (isThumb && WaterBBThatWouldPad) {
+    *NewMBB = AcceptWater(WaterBBThatWouldPad, IPThatWouldPad);
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for 
+/// 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
+/// block following which the new island can be inserted (the WaterList
+/// is not adjusted).
+
+void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, 
+                        unsigned UserOffset, MachineBasicBlock** NewMBB) {
+  CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+  MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
+  unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] + 
+                               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,
+  // 2 on Thumb.  Possible Thumb 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 ||
+      OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb ? 2: 4),
+           U.MaxDisp, !isThumb)) {
+    DOUT << "Split at end of block\n";
+    if (&UserMBB->back() == UserMI)
+      assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
+    *NewMBB = 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 ? ARM::tB : ARM::B;
+    BuildMI(UserMBB, TII->get(UncondBr)).addMBB(*NewMBB);
+    unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
+    ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(), 
+                          MaxDisp, false, UncondBr));
+    int delta = isThumb ? 2 : 4;
+    BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
+    AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
   } else {
-    if (UserOffset-CPEOffset <= U.MaxDisp)
-      return false;
+    // What a big block.  Find a place within the block to split it.
+    // This is a little tricky on Thumb since instructions are 2 bytes
+    // and constant pool entries are 4 bytes: if instruction I references
+    // island CPE, and instruction I+1 references CPE', it will
+    // not work well to put CPE as far forward as possible, since then
+    // CPE' cannot immediately follow it (that location is 2 bytes
+    // farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd need to create
+    // a new island.  So, we make a first guess, then walk through the
+    // instructions between the one currently being looked at and the
+    // possible insertion point, and make sure any other instructions
+    // that reference CPEs will be able to use the same island area;
+    // if not, we back up the insertion point.
+
+    // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be
+    // inserting (allows for long branch on Thumb).  Alignment of the
+    // island is handled inside OffsetIsInRange.
+    unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.MaxDisp -4;
+    // This could point off the end of the block if we've already got
+    // constant pool entries following this block; only the last one is
+    // in the water list.  Back past any possible branches (allow for a
+    // conditional and a maximally long unconditional).
+    if (BaseInsertOffset >= BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1])
+      BaseInsertOffset = BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1] - 
+                              (isThumb ? 6 : 8);
+    unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
+           CPEMI->getOperand(2).getImm();
+    MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
+    ++MI;
+    unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
+    for (unsigned Offset = UserOffset+ARM::GetInstSize(UserMI);
+         Offset < BaseInsertOffset;
+         Offset += ARM::GetInstSize(MI),
+            MI = next(MI)) {
+      if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
+        if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset, 
+              CPUsers[CPUIndex].MaxDisp, !isThumb)) {
+          BaseInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
+          EndInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
+        }
+        // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs
+        // being reused within the block, but it doesn't matter much.
+        EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
+        CPUIndex++;
+      }
+    }
+    DOUT << "Split in middle of big block\n";
+    *NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
   }
-  
+}
+
+/// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
+/// is out-of-range.  If so, pick it up the constant pool value and move it some
+/// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
+/// another pass of branch lengthening), false otherwise.
+bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, 
+                                                unsigned CPUserIndex){
+  CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getConstantPoolIndex();
+  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).
+  unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
+
+  // Special case: tLEApcrel are two instructions MI's. The actual user is the
+  // second instruction.
+  if (UserMI->getOpcode() == ARM::tLEApcrel)
+    UserOffset += 2;
  
-  // Solution guaranteed to work: split the user's MBB right before the user and
-  // insert a clone the CPE into the newly created water.
-  
-  // If the user isn't at the start of its MBB, or if there is a fall-through
-  // into the user's MBB, split the MBB before the User.
-  MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
-  if (&UserMBB->front() != UserMI ||
-      UserMBB == &Fn.front() || // entry MBB of function.
-      BBHasFallthrough(prior(MachineFunction::iterator(UserMBB)))) {
-    // TODO: Search for the best place to split the code.  In practice, using
-    // loop nesting information to insert these guys outside of loops would be
-    // sufficient.    
-    SplitBlockBeforeInstr(UserMI);
-    
-    // UserMI's BB may have changed.
-    UserMBB = UserMI->getParent();
+  // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
+  // in range.
+  int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
+  if (result==1) return false;
+  else if (result==2) return true;
+
+  // No existing clone of this CPE is within range.
+  // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
+  unsigned ID  = NextUID++;
+
+  // 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).
+
+  if (!LookForWater(U, UserOffset, &NewMBB)) {
+    // No water found.
+    DOUT << "No water found\n";
+    CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, &NewMBB);
   }
-  
-  // Okay, we know we can put an island before UserMBB now, do it!
+
+  // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
   MachineBasicBlock *NewIsland = new MachineBasicBlock();
-  Fn.getBasicBlockList().insert(UserMBB, NewIsland);
+  Fn.getBasicBlockList().insert(NewMBB, NewIsland);
 
   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
 
+  // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
+  DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
+
   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
   // add it to the island.
-  unsigned ID  = NextUID++;
-  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getConstantPoolIndex();
-  unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
-  
-  // Build a new CPE for this user.
   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
-  
+  CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
+  NumCPEs++;
+
+  BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
+  // Compensate for .align 2 in thumb mode.
+  if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0) 
+    Size += 2;
   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
+  AdjustBBOffsetsAfter(NewIsland, Size);
   
   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
@@ -481,10 +1062,216 @@ bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, CPUser &U){
       break;
     }
       
-  DEBUG(std::cerr << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t"
-                  << *UserMI);
-  
+  DOUT << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t" << *UserMI;
       
   return true;
 }
 
+/// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
+/// sizes and offsets of impacted basic blocks.
+void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
+  MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
+  unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
+  CPEMI->eraseFromParent();
+  BBSizes[CPEBB->getNumber()] -= Size;
+  // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
+  if (CPEBB->empty()) {
+    // In thumb mode, the size of island may be  padded by two to compensate for
+    // the alignment requirement.  Then it will now be 2 when the block is
+    // empty, so fix this.
+    // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
+    if (BBSizes[CPEBB->getNumber()] != 0) {
+      Size += BBSizes[CPEBB->getNumber()];
+      BBSizes[CPEBB->getNumber()] = 0;
+    }
+  }
+  AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB, -Size);
+  // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
+  // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
+  // shouldn't happen currently.
+  assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
+  // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
+}
+
+/// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
+/// are zero.
+bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
+  unsigned MadeChange = false;
+  for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
+      std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
+      for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
+        if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
+          RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
+          CPEs[j].CPEMI = NULL;
+          MadeChange = true;
+        }
+      }
+  }  
+  return MadeChange;
+}
+
+/// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
+/// specific BB can fit in MI's displacement field.
+bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
+                                     unsigned MaxDisp) {
+  unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
+  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;
+
+  if (BrOffset <= DestOffset) {
+    // Branch before the Dest.
+    if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  } else {
+    if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
+/// away to fit in its displacement field.
+bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+
+  // Check to see if the DestBB is already in-range.
+  if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
+    return false;
+
+  if (!Br.isCond)
+    return FixUpUnconditionalBr(Fn, Br);
+  return FixUpConditionalBr(Fn, Br);
+}
+
+/// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
+/// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
+/// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
+/// Otherwise, add an intermediate branch instruction to to a branch.
+bool
+ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
+  assert(isThumb && "Expected a Thumb function!");
+
+  // Use BL to implement far jump.
+  Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
+  MI->setInstrDescriptor(TII->get(ARM::tBfar));
+  BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
+  AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
+  HasFarJump = true;
+  NumUBrFixed++;
+
+  DOUT << "  Changed B to long jump " << *MI;
+
+  return true;
+}
+
+/// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
+/// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
+/// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
+bool
+ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+
+  // Add a unconditional branch to the destination and invert the branch
+  // condition to jump over it:
+  // blt L1
+  // =>
+  // bge L2
+  // b   L1
+  // L2:
+  ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImmedValue();
+  CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
+  unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
+
+  // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
+  // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
+  // split the MBB before the next instruction.
+  MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
+  MachineInstr *BMI = &MBB->back();
+  bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
+
+  NumCBrFixed++;
+  if (BMI != MI) {
+    if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == MBB->back() &&
+        BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
+      // Last MI in the BB is a unconditional branch. Can we simply invert the
+      // condition and swap destinations:
+      // beq L1
+      // b   L2
+      // =>
+      // bne L2
+      // b   L1
+      MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+      if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
+        DOUT << "  Invert Bcc condition and swap its destination with " << *BMI;
+        BMI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(DestBB);
+        MI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(NewDest);
+        MI->getOperand(1).setImm(CC);
+        return true;
+      }
+    }
+  }
+
+  if (NeedSplit) {
+    SplitBlockBeforeInstr(MI);
+    // No need for the branch to the next block. We're adding a unconditional
+    // branch to the destination.
+    int delta = ARM::GetInstSize(&MBB->back());
+    BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
+    MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
+    AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
+    MBB->back().eraseFromParent();
+    // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
+  }
+  MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
+  DOUT << "  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, TII->get(MI->getOpcode())).addMBB(NextBB)
+    .addImm(CC).addReg(CCReg);
+  Br.MI = &MBB->back();
+  BBSizes[MBB->getNumber()] += ARM::GetInstSize(&MBB->back());
+  BuildMI(MBB, TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
+  BBSizes[MBB->getNumber()] += ARM::GetInstSize(&MBB->back());
+  unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
+  ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
+
+  // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
+  BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= ARM::GetInstSize(MI);
+  MI->eraseFromParent();
+
+  // The net size change is an addition of one unconditional branch.
+  int delta = ARM::GetInstSize(&MBB->back());
+  AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
+  return true;
+}
+
+/// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
+/// LR / restores LR to pc.
+bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
+  bool MadeChange = false;
+  for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
+    MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
+    if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
+        MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC &&
+        MI->getNumExplicitOperands() == 1) {
+      BuildMI(MI->getParent(), TII->get(ARM::tBX_RET));
+      MI->eraseFromParent();
+      MadeChange = true;
+    }
+  }
+  return MadeChange;
+}