move target-independent opcodes out of TargetInstrInfo
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
index e54f7f977258977fab89eed08777d8f0a151f1d2..8fa3c04b6c4deb95163ff557d9dd88f6f8d9d021 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 "ARMAddressingModes.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/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 <iostream>
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumSplit,    "Number of uncond branches inserted");
-STATISTIC(NumCBrFixed, "Number of cond branches fixed");
-STATISTIC(NumUBrFixed, "Number of uncond branches fixed");
+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
+  /// 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:
@@ -45,34 +63,77 @@ 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 {
-    /// NextUID - Assign unique ID's to CPE's.
-    unsigned NextUID;
-    
+  class ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
     /// 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;
-    
+
+    /// 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;
-      CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp)
-        : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(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) {
+        HighWaterMark = CPEMI->getParent();
+      }
     };
-    
+
     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
     /// 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
@@ -86,45 +147,120 @@ namespace {
         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
     };
 
-    /// Branches - Keep track of all the immediate branch instructions.
+    /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
     ///
     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
 
     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
     ///
-    std::vector<MachineInstr*> PushPopMIs;
+    SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
+
+    /// T2JumpTables - Keep track of all the Thumb2 jumptable instructions.
+    SmallVector<MachineInstr*, 4> T2JumpTables;
 
     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
     /// the branch fix up pass.
     bool HasFarJump;
 
+    /// HasInlineAsm - True if the function contains inline assembly.
+    bool HasInlineAsm;
+
     const TargetInstrInfo *TII;
-    const ARMFunctionInfo *AFI;
+    const ARMSubtarget *STI;
+    ARMFunctionInfo *AFI;
+    bool isThumb;
+    bool isThumb1;
+    bool isThumb2;
   public:
-    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
+    static char ID;
+    ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(&ID) {}
+
+    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
     virtual const char *getPassName() const {
       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
     }
-    
+
   private:
-    void DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
+    void DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
-    void InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
+    CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
+    void JumpTableFunctionScan(MachineFunction &MF);
+    void InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
-    bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, CPUser &U);
-    bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp);
+    void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
+    bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
+    int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
+    bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset, water_iterator &WaterIter);
+    void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
+                        MachineBasicBlock *&NewMBB);
+    bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF, unsigned CPUserIndex);
+    void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
+    bool RemoveUnusedCPEntries();
+    bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
+                      MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp, bool NegOk,
+                      bool DoDump = false);
+    bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
+                        CPUser &U);
+    bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
+                         unsigned Disp, bool NegativeOK, bool IsSoImm = false);
     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 FixUpImmediateBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
+    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;
-    unsigned GetOffsetOf(MachineBasicBlock *MBB) const;
+    void dumpBBs();
+    void verify(MachineFunction &MF);
   };
+  char ARMConstantIslands::ID = 0;
+}
+
+/// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
+void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &MF) {
+  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)
+    return;
+#ifndef NDEBUG
+  for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
+       MBBI != E; ++MBBI) {
+    MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
+    if (!MBB->empty() &&
+        MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
+      unsigned MBBId = MBB->getNumber();
+      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) {
+    DEBUG(errs() << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J]
+                 << " size " << BBSizes[J] << "\n");
+  }
 }
 
 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
@@ -133,135 +269,251 @@ FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
   return new ARMConstantIslands();
 }
 
-bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-  MachineConstantPool &MCP = *Fn.getConstantPool();
-  
-  TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
-  AFI = Fn.getInfo<ARMFunctionInfo>();
+bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  MachineConstantPool &MCP = *MF.getConstantPool();
+
+  TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
+  AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
+  STI = &MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
+
+  isThumb = AFI->isThumbFunction();
+  isThumb1 = AFI->isThumb1OnlyFunction();
+  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.
-  Fn.RenumberBlocks();
+  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.
+
+  // 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.
   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
-  if (!MCP.isEmpty())
-    DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
-  
+  if (!MCP.isEmpty()) {
+    DoInitialPlacement(MF, CPEMIs);
+    if (isThumb1)
+      MF.EnsureAlignment(2);  // 2 = log2(4)
+  }
+
   /// The next UID to take is the first unused one.
-  NextUID = CPEMIs.size();
-  
+  AFI->initConstPoolEntryUId(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(Fn, CPEMIs);
+  InitialFunctionScan(MF, CPEMIs);
   CPEMIs.clear();
-  
+
+  /// Remove dead constant pool entries.
+  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 Change = false;
+    bool CPChange = false;
     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
-      Change |= HandleConstantPoolUser(Fn, CPUsers[i]);
+      CPChange |= HandleConstantPoolUser(MF, i);
+    if (CPChange && ++NoCPIters > 30)
+      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)
-      Change |= FixUpImmediateBr(Fn, ImmBranches[i]);
-    if (!Change)
+      BRChange |= FixUpImmediateBr(MF, ImmBranches[i]);
+    if (BRChange && ++NoBRIters > 30)
+      llvm_unreachable("Branch Fix Up pass failed to converge!");
+    DEBUG(dumpBBs());
+
+    if (!CPChange && !BRChange)
       break;
     MadeChange = true;
   }
-  
+
+  // Shrink 32-bit Thumb2 branch, load, and store instructions.
+  if (isThumb2)
+    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 (!HasFarJump && AFI->isLRForceSpilled() && AFI->isThumbFunction())
+  if (isThumb && !HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump())
     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
 
   BBSizes.clear();
+  BBOffsets.clear();
   WaterList.clear();
   CPUsers.clear();
+  CPEntries.clear();
   ImmBranches.clear();
+  PushPopMIs.clear();
+  T2JumpTables.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){
+void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
+                                        std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
   // Create the basic block to hold the CPE's.
-  MachineBasicBlock *BB = new MachineBasicBlock();
-  Fn.getBasicBlockList().push_back(BB);
-  
+  MachineBasicBlock *BB = MF.CreateMachineBasicBlock();
+  MF.push_back(BB);
+
   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
   // identity mapping of CPI's to CPE's.
   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs =
-    Fn.getConstantPool()->getConstants();
-  
-  const TargetData &TD = *Fn.getTarget().getTargetData();
+    MF.getConstantPool()->getConstants();
+
+  const TargetData &TD = *MF.getTarget().getTargetData();
   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
-    unsigned Size = TD.getTypeSize(CPs[i].getType());
+    unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(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.
     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
     MachineInstr *CPEMI =
-      BuildMI(BB, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
+      BuildMI(BB, DebugLoc::getUnknownLoc(), 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++;
+    DEBUG(errs() << "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.
   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
-  if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
+  if (llvm::next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
     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)
       return true;
-  
+
   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;
+}
+
+/// 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 &Fn,
-                                     const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
-  for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
+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) {
+    MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
+
     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
     // 'water' that a constant pool island could be placed.
     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
       WaterList.push_back(&MBB);
-    
+
     unsigned MBBSize = 0;
     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
          I != E; ++I) {
       // Add instruction size to MBBSize.
-      MBBSize += ARM::GetInstSize(I);
+      MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
 
       int Opc = I->getOpcode();
-      if (TII->isBranch(Opc)) {
+      if (I->getDesc().isBranch()) {
         bool isCond = false;
         unsigned Bits = 0;
         unsigned Scale = 1;
         int UOpc = Opc;
         switch (Opc) {
         default:
-          continue;  // Ignore JT branches
+          continue;  // Ignore other JT branches
+        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.
+          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
+        case ARM::t2BR_JT:
+          T2JumpTables.push_back(I);
+          continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
         case ARM::Bcc:
           isCond = true;
           UOpc = ARM::B;
@@ -280,73 +532,115 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
           Bits = 11;
           Scale = 2;
           break;
+        case ARM::t2Bcc:
+          isCond = true;
+          UOpc = ARM::t2B;
+          Bits = 20;
+          Scale = 2;
+          break;
+        case ARM::t2B:
+          Bits = 24;
+          Scale = 2;
+          break;
         }
-        unsigned MaxDisp = (1 << (Bits-1)) * Scale;
-        ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxDisp, isCond, UOpc));
+
+        // 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);
 
+      if (Opc == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
+        continue;
+
       // Scan the instructions for constant pool operands.
       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
-        if (I->getOperand(op).isConstantPoolIndex()) {
+        if (I->getOperand(op).isCPI()) {
           // 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 TSFlags = I->getInstrDescriptor()->TSFlags;
-          switch (TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
-          default: 
-            // Constant pool entries can reach anything.
-            if (I->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
-              continue;
-            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.
-            break;
-          case ARMII::AddrMode2:
-            MaxOffs = 1 << 12;   // +-offset_12
+          unsigned Bits = 0;
+          unsigned Scale = 1;
+          bool NegOk = false;
+          bool IsSoImm = false;
+
+          switch (Opc) {
+          default:
+            llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
             break;
-          case ARMII::AddrMode3:
-            MaxOffs = 1 << 8;   // +-offset_8
+
+          // Taking the address of a CP entry.
+          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'll check for other
+            // displacements that fits in a SoImm as well.
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;
+            NegOk = true;
+            IsSoImm = true;
             break;
-            // addrmode4 has no immediate offset.
-          case ARMII::AddrMode5:
-            MaxOffs = 1 << (8+2);   // +-(offset_8*4)
+          case ARM::t2LEApcrel:
+            Bits = 12;
+            NegOk = true;
             break;
-          case ARMII::AddrModeT1:
-            MaxOffs = 1 << 5;
+          case ARM::tLEApcrel:
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;
             break;
-          case ARMII::AddrModeT2:
-            MaxOffs = 1 << (5+1);
+
+          case ARM::LDR:
+          case ARM::LDRcp:
+          case ARM::t2LDRpci:
+            Bits = 12;  // +-offset_12
+            NegOk = true;
             break;
-          case ARMII::AddrModeT4:
-            MaxOffs = 1 << (5+2);
+
+          case ARM::tLDRpci:
+          case ARM::tLDRcp:
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;  // +(offset_8*4)
             break;
-          case ARMII::AddrModeTs:
-            MaxOffs = 1 << (8+2);
+
+          case ARM::VLDRD:
+          case ARM::VLDRS:
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
+            NegOk = true;
             break;
           }
-          
+
           // Remember that this is a user of a CP entry.
-          MachineInstr *CPEMI =CPEMIs[I->getOperand(op).getConstantPoolIndex()];
-          CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs));
-          
+          unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
+          MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
+          unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
+          CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk, IsSoImm));
+
+          // 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;
         }
     }
 
-    // In thumb mode, if this block is a constpool island, pessmisticly assume
-    // it needs to be padded by two byte so it's aligned on 4 byte boundary.
-    if (AFI->isThumbFunction() &&
-        MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
+    // 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 || HasInlineAsm))
       MBBSize += 2;
 
     BBSizes.push_back(MBBSize);
+    BBOffsets.push_back(Offset);
+    Offset += MBBSize;
   }
 }
 
@@ -355,36 +649,27 @@ void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
 /// around inside the function.
 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
-  
+
   // 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 || HasInlineAsm))
+    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 += ARM::GetInstSize(I);
+    Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
   }
 }
 
-/// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine BB
-/// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
-/// around inside the function.
-unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineBasicBlock *MBB) const {
-  // Sum block sizes before MBB.
-  unsigned Offset = 0;  
-  for (unsigned BB = 0, e = MBB->getNumber(); BB != e; ++BB)
-    Offset += BBSizes[BB];
-
-  return Offset;
-}
-
 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
 /// ID.
 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
@@ -398,14 +683,17 @@ static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
   // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
   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);
-  
-  // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having 
+
+  // 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.
-  std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
+  water_iterator IP =
     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
                      CompareMBBNumbers);
   WaterList.insert(IP, NewBB);
@@ -413,171 +701,639 @@ 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();
-  bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
+  MachineFunction &MF = *OrigBB->getParent();
 
   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
-  MachineBasicBlock *NewBB = new MachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
+  MachineBasicBlock *NewBB =
+    MF.CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
-  OrigBB->getParent()->getBasicBlockList().insert(MBBI, NewBB);
-  
+  MF.insert(MBBI, NewBB);
+
   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
-  
+
   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
-  BuildMI(OrigBB, TII->get(isThumb ? ARM::tB : ARM::B)).addMBB(NewBB);
+  // 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++;
-  
+
   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
   while (!OrigBB->succ_empty()) {
     MachineBasicBlock *Succ = *OrigBB->succ_begin();
     OrigBB->removeSuccessor(Succ);
     NewBB->addSuccessor(Succ);
-    
+
     // 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!");
   }
-  
+
   // OrigBB branches to NewBB.
   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
-  
+
   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
-  UpdateForInsertedWaterBlock(NewBB);
-  
-  // Figure out how large the first NewMBB is.
+  // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
+  // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
+  MF.RenumberBlocks(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 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).
+  water_iterator IP =
+    std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
+                     CompareMBBNumbers);
+  MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
+  if (WaterBB == OrigBB)
+    WaterList.insert(llvm::next(IP), NewBB);
+  else
+    WaterList.insert(IP, OrigBB);
+  NewWaterList.insert(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 += ARM::GetInstSize(I);
-  
+    NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(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 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
-  BBSizes[OrigBB->getNumber()] -= NewBBSize - (isThumb ? 2 : 4);
+  int delta = isThumb1 ? 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;
 }
 
-/// CPEIsInRange - Returns true is the distance between specific MI and
-/// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
-bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, MachineInstr *CPEMI,
-                                      unsigned MaxDisp) {
-  unsigned PCAdj      = AFI->isThumbFunction() ? 4 : 8;
-  unsigned UserOffset = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
-  // In thumb mode, pessmisticly assumes the .align 2 before the first CPE
-  // in the island adds two byte padding.
-  unsigned AlignAdj   = AFI->isThumbFunction() ? 2 : 0;
-  unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI) + AlignAdj;
-
-  DEBUG(std::cerr << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
-                  << " max delta=" << MaxDisp
-                  << " at offset " << int(UserOffset-CPEOffset) << "\t"
-                  << *MI);
-
-  if (UserOffset <= CPEOffset) {
-    // User before the CPE.
-    if (CPEOffset-UserOffset <= MaxDisp)
+/// 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, bool IsSoImm) {
+  // 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.
+  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) {
+    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.
+    if (TrialOffset - UserOffset <= MaxDisp)
       return true;
-  } else if (!AFI->isThumbFunction()) {
-    // Thumb LDR cannot encode negative offset.
-    if (UserOffset-CPEOffset <= MaxDisp)
+    // FIXME: Make use full range of soimm values.
+  } else if (NegativeOK) {
+    if (UserOffset - TrialOffset <= MaxDisp)
       return true;
+    // FIXME: Make use full range of soimm values.
   }
   return false;
 }
 
-/// 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){
+/// 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;
+  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.
+  if (CPEOffset < UserOffset)
+    UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
+
+  return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm);
+}
+
+/// 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 NegOk, bool DoDump) {
+  unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
+  assert((CPEOffset%4 == 0 || HasInlineAsm) && "Misaligned CPE");
+
+  if (DoDump) {
+    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);
+}
+
+#ifndef NDEBUG
+/// 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
+      || PredMI->getOpcode() == ARM::t2B)
+    return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
+  return false;
+}
+#endif // NDEBUG
+
+void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
+                                              int delta) {
+  MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = llvm::next(MBBI);
+  for(unsigned i = BB->getNumber()+1, e = BB->getParent()->getNumBlockIDs();
+      i < e; ++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)
+      continue;
+    MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
+    if (!MBB->empty() && !HasInlineAsm) {
+      // 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;
+        }
+      }
+      // Thumb1 jump tables require padding.  They should be at the end;
+      // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
+      MachineInstr *ThumbJTMI = prior(MBB->end());
+      if (ThumbJTMI->getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
+        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 = llvm::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 (CPEIsInRange(UserMI, CPEMI, U.MaxDisp))
+  if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, U.NegOk, true)) {
+    DEBUG(errs() << "In range\n");
+    return 1;
+  }
+
+  // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
+  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
+  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, U.NegOk)) {
+      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.
+      for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
+        if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
+          UserMI->getOperand(j).setIndex(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) {
+  switch (Opc) {
+  case ARM::tB:
+    return ((1<<10)-1)*2;
+  case ARM::t2B:
+    return ((1<<23)-1)*2;
+  default:
+    break;
+  }
+
+  return ((1<<23)-1)*4;
+}
+
+/// 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, 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,
+                                      water_iterator &WaterIter) {
+  if (WaterList.empty())
     return false;
 
-  // Solution guaranteed to work: split the user's MBB right after the user and
-  // insert a clone the CPE into the newly created water.
+  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 (FoundWaterThatWouldPad) {
+    WaterIter = 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();
-  MachineBasicBlock *NewMBB;
+  unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] +
+                               BBSizes[UserMBB->getNumber()];
+  assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
 
-  // 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.    
-  if (&UserMBB->back() == UserMI) {
-    assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
-    NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
+  // 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 (BBHasFallthrough(UserMBB) &&
+      OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb1 ? 2: 4),
+                      U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
+    DEBUG(errs() << "Split at end of block\n");
+    if (&UserMBB->back() == UserMI)
+      assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
+    NewMBB = llvm::next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
-    // Note the new unconditional branch is not being recorded.
-    bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
-    BuildMI(UserMBB, TII->get(isThumb ? ARM::tB : ARM::B)).addMBB(NewMBB);
-    BBSizes[UserMBB->getNumber()] += isThumb ? 2 : 4;
+    // 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);
+    unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
+    ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
+                          MaxDisp, false, UncondBr));
+    int delta = isThumb1 ? 2 : 4;
+    BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
+    AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
   } else {
-    MachineInstr *NextMI = next(MachineBasicBlock::iterator(UserMI));
-    NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(NextMI);
+    // What a big block.  Find a place within the block to split it.
+    // This is a little tricky on Thumb1 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 Thumb1).  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] -
+                              (isThumb1 ? 6 : 8);
+    unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
+           CPEMI->getOperand(2).getImm();
+    MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
+    ++MI;
+    unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
+    for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
+         Offset < BaseInsertOffset;
+         Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
+            MI = llvm::next(MI)) {
+      if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
+        CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
+        if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset,
+                             U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
+          BaseInsertOffset -= (isThumb1 ? 2 : 4);
+          EndInsertOffset  -= (isThumb1 ? 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++;
+      }
+    }
+    DEBUG(errs() << "Split in middle of big block\n");
+    NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
   }
+}
 
-  // Okay, we know we can put an island before UserMBB now, do it!
-  MachineBasicBlock *NewIsland = new MachineBasicBlock();
-  Fn.getBasicBlockList().insert(NewMBB, NewIsland);
+/// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
+/// is out-of-range.  If so, pick 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 &MF,
+                                                unsigned CPUserIndex) {
+  CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
+  unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
+  // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
+  // 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
+  // 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 = AFI->createConstPoolEntryUId();
+
+  // 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));
+
+  } else {
+    // No water found.
+    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!
+  MF.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))
+  U.HighWaterMark = NewIsland;
+  U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc::getUnknownLoc(),
+                    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 || HasInlineAsm))
+    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)
-    if (UserMI->getOperand(i).isConstantPoolIndex()) {
-      UserMI->getOperand(i).setConstantPoolIndex(ID);
+    if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
+      UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
       break;
     }
-      
-  DEBUG(std::cerr << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t"
-                  << *UserMI);
-      
+
+  DEBUG(errs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
+           << '\t' << *UserMI);
+
   return true;
 }
 
-/// BBIsInRange - Returns true is the distance between specific MI and
+/// 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 thumb1 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      = AFI->isThumbFunction() ? 4 : 8;
+  unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
-  unsigned DestOffset = GetOffsetOf(DestBB);
+  unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
 
-  DEBUG(std::cerr << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
-                  << " max delta=" << MaxDisp
-                  << " at offset " << int(BrOffset-DestOffset) << "\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) {
-    if (DestOffset - BrOffset < MaxDisp)
+    // Branch before the Dest.
+    if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
       return true;
   } else {
-    if (BrOffset - DestOffset <= MaxDisp)
+    if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
       return true;
   }
   return false;
@@ -585,84 +1341,86 @@ bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
 
 /// 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) {
+bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
   MachineInstr *MI = Br.MI;
-  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
 
   // 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);
+    return FixUpUnconditionalBr(MF, Br);
+  return FixUpConditionalBr(MF, Br);
 }
 
-/// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branches whose destination is
-/// too far away to fit in its displacement field. If LR register has been
+/// 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 a intermediate branch instruction to to a branch.
+/// Otherwise, add an intermediate branch instruction to a branch.
 bool
-ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
+ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
   MachineInstr *MI = Br.MI;
   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
-  assert(AFI->isThumbFunction() && "Expected a Thumb function!");
+  if (!isThumb1)
+    llvm_unreachable("FixUpUnconditionalBr is Thumb1 only!");
 
   // Use BL to implement far jump.
   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(ARM::tBfar));
+  MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
+  AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
   HasFarJump = true;
   NumUBrFixed++;
-  return true;
-}
 
-/// 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)*2 : (1<<23)*4;
+  DEBUG(errs() << "  Changed B to long jump " << *MI);
+
+  return true;
 }
 
-/// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branches whose destination is too
+/// 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) {
+ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
   MachineInstr *MI = Br.MI;
-  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
 
-  // Add a unconditional branch to the destination and invert the branch
+  // Add an 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();
+  ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
   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 *BackMI = &MBB->back();
-  bool NeedSplit = (BackMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
+  MachineInstr *BMI = &MBB->back();
+  bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
 
   NumCBrFixed++;
-  if (BackMI != MI) {
-    if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == MBB->back() &&
-        BackMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
-      // Last MI in the BB is a unconditional branch. Can we simply invert the
+  if (BMI != MI) {
+    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:
       // beq L1
       // b   L2
       // =>
       // bne L2
       // b   L1
-      MachineBasicBlock *NewDest = BackMI->getOperand(0).getMachineBasicBlock();
+      MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
-        BackMI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(DestBB);
-        MI->getOperand(0).setMachineBasicBlock(NewDest);
+        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);
         return true;
       }
@@ -671,40 +1429,397 @@ ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
 
   if (NeedSplit) {
     SplitBlockBeforeInstr(MI);
-    // No need for the branch to the next block. We're adding a unconditional
+    // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
     // branch to the destination.
+    int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
+    BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
+    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));
 
-  // Insert a unconditional branch and replace the conditional branch.
+  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, TII->get(MI->getOpcode())).addMBB(NextBB).addImm(CC);
+  BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
+          TII->get(MI->getOpcode()))
+    .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
   Br.MI = &MBB->back();
-  BuildMI(MBB, TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
+  BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
+  BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), 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));
+
+  // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
+  BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
   MI->eraseFromParent();
 
-  // Increase the size of MBB to account for the new unconditional branch.
-  BBSizes[MBB->getNumber()] += ARM::GetInstSize(&MBB->back());
+  // The net size change is an addition of one unconditional branch.
+  int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
+  AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
   return true;
 }
 
-
 /// 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];
-    if (MI->getNumOperands() == 1) {
-        if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
-            MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC)
-          BuildMI(MI->getParent(), TII->get(ARM::tBX_RET));
-        MI->eraseFromParent();
+    // First two operands are predicates, the third is a zero since there
+    // is no writeback.
+    if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
+        MI->getOperand(3).getReg() == ARM::PC &&
+        MI->getNumExplicitOperands() == 4) {
+      BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET));
+      MI->eraseFromParent();
+      MadeChange = true;
+    }
+  }
+  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; --CmpMI;
+      if (CmpMI->getOpcode() == ARM::tCMPzi8) {
+        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?
+  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);
+    MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
+    unsigned JTI = JTOP.getIndex();
+    assert(JTI < JT.size());
+
+    bool ByteOk = true;
+    bool HalfWordOk = true;
+    unsigned JTOffset = GetOffsetOf(MI) + 4;
+    const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
+    for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
+      MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
+      unsigned DstOffset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
+      // Negative offset is not ok. FIXME: We should change BB layout to make
+      // sure all the branches are forward.
+      if (ByteOk && (DstOffset - JTOffset) > ((1<<8)-1)*2)
+        ByteOk = false;
+      unsigned TBHLimit = ((1<<16)-1)*2;
+      if (HalfWordOk && (DstOffset - JTOffset) > TBHLimit)
+        HalfWordOk = false;
+      if (!ByteOk && !HalfWordOk)
+        break;
+    }
+
+    if (ByteOk || HalfWordOk) {
+      MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
+      unsigned BaseReg = MI->getOperand(0).getReg();
+      bool BaseRegKill = MI->getOperand(0).isKill();
+      if (!BaseRegKill)
+        continue;
+      unsigned IdxReg = MI->getOperand(1).getReg();
+      bool IdxRegKill = MI->getOperand(1).isKill();
+      MachineBasicBlock::iterator PrevI = MI;
+      if (PrevI == MBB->begin())
+        continue;
+
+      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.
+      for (unsigned k = 0, eee = AddrMI->getNumOperands(); k != eee; ++k) {
+        const MachineOperand &MO = AddrMI->getOperand(k);
+        if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
+          continue;
+        if (MO.isDef() && MO.getReg() != BaseReg) {
+          OptOk = false;
+          break;
+        }
+        if (MO.isUse() && !MO.isKill() && MO.getReg() != IdxReg) {
+          OptOk = false;
+          break;
+        }
+      }
+      if (!OptOk)
+        continue;
+
+      // The previous 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;
+      MachineInstr *NewJTMI = BuildMI(MBB, MI->getDebugLoc(), TII->get(Opc))
+        .addReg(IdxReg, getKillRegState(IdxRegKill))
+        .addJumpTableIndex(JTI, JTOP.getTargetFlags())
+        .addImm(MI->getOperand(JTOpIdx+1).getImm());
+      // FIXME: Insert an "ALIGN" instruction to ensure the next instruction
+      // is 2-byte aligned. For now, asm printer will fix it up.
+      unsigned NewSize = TII->GetInstSizeInBytes(NewJTMI);
+      unsigned OrigSize = TII->GetInstSizeInBytes(AddrMI);
+      OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(LeaMI);
+      OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(MI);
+
+      AddrMI->eraseFromParent();
+      LeaMI->eraseFromParent();
+      MI->eraseFromParent();
+
+      int delta = OrigSize - NewSize;
+      BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
+      AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -delta);
+
+      ++NumTBs;
+      MadeChange = true;
+    }
+  }
+
+  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 TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
+    unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
+    unsigned JTOpIdx = NumOps - (TID.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 it's 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::getUnknownLoc(), 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;
+}