remove a bunch of unused private methods
[oota-llvm.git] / lib / Target / Mips / MipsConstantIslandPass.cpp
index 1951324cf1a1f968660c1aeaea95f1fe4ef54156..e5642ba18ca57fd59090493d701d4786ba1d0571 100644 (file)
@@ -9,9 +9,7 @@
 //
 //
 // This pass is used to make Pc relative loads of constants.
-// For now, only Mips16 will use this. While it has the same name and
-// uses many ideas from the LLVM ARM Constant Island Pass, it's not intended
-// to reuse any of the code from the ARM version.
+// For now, only Mips16 will use this. 
 //
 // Loading constants inline is expensive on Mips16 and it's in general better
 // to place the constant nearby in code space and then it can be loaded with a
@@ -19,7 +17,7 @@
 //
 // The constants can be not just numbers but addresses of functions and labels.
 // This can be particularly helpful in static relocation mode for embedded
-// non linux targets.
+// non-linux targets.
 //
 //
 
 
 #include "Mips.h"
 #include "MCTargetDesc/MipsBaseInfo.h"
+#include "Mips16InstrInfo.h"
+#include "MipsMachineFunction.h"
 #include "MipsTargetMachine.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/InstIterator.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/Format.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include <algorithm>
 
 using namespace llvm;
 
+STATISTIC(NumCPEs,       "Number of constpool entries");
+STATISTIC(NumSplit,      "Number of uncond branches inserted");
+STATISTIC(NumCBrFixed,   "Number of cond branches fixed");
+STATISTIC(NumUBrFixed,   "Number of uncond branches fixed");
+
+// FIXME: This option should be removed once it has received sufficient testing.
+static cl::opt<bool>
+AlignConstantIslands("mips-align-constant-islands", cl::Hidden, cl::init(true),
+          cl::desc("Align constant islands in code"));
+
+
+// Rather than do make check tests with huge amounts of code, we force
+// the test to use this amount.
+//
+static cl::opt<int> ConstantIslandsSmallOffset(
+  "mips-constant-islands-small-offset",
+  cl::init(0),
+  cl::desc("Make small offsets be this amount for testing purposes"),
+  cl::Hidden);
+
+//
+// For testing purposes we tell it to not use relaxed load forms so that it
+// will split blocks.
+//
+static cl::opt<bool> NoLoadRelaxation(
+  "mips-constant-islands-no-load-relaxation",
+  cl::init(false),
+  cl::desc("Don't relax loads to long loads - for testing purposes"),
+  cl::Hidden);
+
+static unsigned int branchTargetOperand(MachineInstr *MI) {
+  switch (MI->getOpcode()) {
+  case Mips::Bimm16:
+  case Mips::BimmX16:
+  case Mips::Bteqz16:
+  case Mips::BteqzX16:
+  case Mips::Btnez16:
+  case Mips::BtnezX16:
+  case Mips::JalB16:
+    return 0;
+  case Mips::BeqzRxImm16:
+  case Mips::BeqzRxImmX16:
+  case Mips::BnezRxImm16:
+  case Mips::BnezRxImmX16:
+    return 1;
+  }
+  llvm_unreachable("Unknown branch type");
+}
+
+static bool isUnconditionalBranch(unsigned int Opcode) {
+  switch (Opcode) {
+  default: return false;
+  case Mips::Bimm16:
+  case Mips::BimmX16:
+  case Mips::JalB16:
+    return true;
+  }
+}
+
+static unsigned int longformBranchOpcode(unsigned int Opcode) {
+  switch (Opcode) {
+  case Mips::Bimm16:
+  case Mips::BimmX16:
+    return Mips::BimmX16;
+  case Mips::Bteqz16:
+  case Mips::BteqzX16:
+    return Mips::BteqzX16;
+  case Mips::Btnez16:
+  case Mips::BtnezX16:
+    return Mips::BtnezX16;
+  case Mips::JalB16:
+    return Mips::JalB16;
+  case Mips::BeqzRxImm16:
+  case Mips::BeqzRxImmX16:
+    return Mips::BeqzRxImmX16;
+  case Mips::BnezRxImm16:
+  case Mips::BnezRxImmX16:
+    return Mips::BnezRxImmX16;
+  }
+  llvm_unreachable("Unknown branch type");
+}
+
+//
+// FIXME: need to go through this whole constant islands port and check the math
+// for branch ranges and clean this up and make some functions to calculate things
+// that are done many times identically.
+// Need to refactor some of the code to call this routine.
+//
+static unsigned int branchMaxOffsets(unsigned int Opcode) {
+  unsigned Bits, Scale;
+  switch (Opcode) {
+    case Mips::Bimm16:
+      Bits = 11;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BimmX16:
+      Bits = 16;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BeqzRxImm16:
+      Bits = 8;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BeqzRxImmX16:
+      Bits = 16;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BnezRxImm16:
+      Bits = 8;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BnezRxImmX16:
+      Bits = 16;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::Bteqz16:
+      Bits = 8;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BteqzX16:
+      Bits = 16;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::Btnez16:
+      Bits = 8;
+      Scale = 2;
+      break;
+    case Mips::BtnezX16:
+      Bits = 16;
+      Scale = 2;
+      break;
+    default:
+      llvm_unreachable("Unknown branch type");
+  }
+  unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
+  return MaxOffs;
+}
+
 namespace {
+
+
   typedef MachineBasicBlock::iterator Iter;
   typedef MachineBasicBlock::reverse_iterator ReverseIter;
 
+  /// MipsConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, Mips
+  /// 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 wherever it feels like with
+  /// special instructions.
+  ///
+  /// The terminology used in this pass includes:
+  ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
+  ///   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 MipsConstantIslands : public MachineFunctionPass {
 
+    /// BasicBlockInfo - Information about the offset and size of a single
+    /// basic block.
+    struct BasicBlockInfo {
+      /// Offset - Distance from the beginning of the function to the beginning
+      /// of this basic block.
+      ///
+      /// Offsets are computed assuming worst case padding before an aligned
+      /// block. This means that subtracting basic block offsets always gives a
+      /// conservative estimate of the real distance which may be smaller.
+      ///
+      /// Because worst case padding is used, the computed offset of an aligned
+      /// block may not actually be aligned.
+      unsigned Offset;
+
+      /// Size - Size of the basic block in bytes.  If the block contains
+      /// inline assembly, this is a worst case estimate.
+      ///
+      /// The size does not include any alignment padding whether from the
+      /// beginning of the block, or from an aligned jump table at the end.
+      unsigned Size;
+
+      // FIXME: ignore LogAlign for this patch
+      //
+      unsigned postOffset(unsigned LogAlign = 0) const {
+        unsigned PO = Offset + Size;
+        return PO;
+      }
+
+      BasicBlockInfo() : Offset(0), Size(0) {}
+
+    };
+
+    std::vector<BasicBlockInfo> BBInfo;
+
+    /// 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.  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;
+    private:
+      unsigned MaxDisp;
+      unsigned LongFormMaxDisp; // mips16 has 16/32 bit instructions
+                                // with different displacements
+      unsigned LongFormOpcode;
+    public:
+      bool NegOk;
+      CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp,
+             bool neg,
+             unsigned longformmaxdisp, unsigned longformopcode)
+        : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp),
+          LongFormMaxDisp(longformmaxdisp), LongFormOpcode(longformopcode),
+          NegOk(neg){
+        HighWaterMark = CPEMI->getParent();
+      }
+      /// getMaxDisp - Returns the maximum displacement supported by MI.
+      unsigned getMaxDisp() const {
+        unsigned xMaxDisp = ConstantIslandsSmallOffset?
+                            ConstantIslandsSmallOffset: MaxDisp;
+        return xMaxDisp;
+      }
+      void setMaxDisp(unsigned val) {
+        MaxDisp = val;
+      }
+      unsigned getLongFormMaxDisp() const {
+        return LongFormMaxDisp;
+      }
+      unsigned getLongFormOpcode() const {
+          return LongFormOpcode;
+      }
+    };
+
+    /// 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
+  /// 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;
+
+  /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
+  /// the branch fix up pass.
+  bool HasFarJump;
+
+  const TargetMachine &TM;
+  bool IsPIC;
+  unsigned ABI;
+  const MipsSubtarget *STI;
+  const Mips16InstrInfo *TII;
+  MipsFunctionInfo *MFI;
+  MachineFunction *MF;
+  MachineConstantPool *MCP;
+
+  unsigned PICLabelUId;
+  bool PrescannedForConstants;
+
+  void initPICLabelUId(unsigned UId) {
+    PICLabelUId = UId;
+  }
+
+
+  unsigned createPICLabelUId() {
+    return PICLabelUId++;
+  }
+
   public:
     static char ID;
     MipsConstantIslands(TargetMachine &tm)
       : MachineFunctionPass(ID), TM(tm),
-        TII(static_cast<const MipsInstrInfo*>(tm.getInstrInfo())),
         IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_),
-        ABI(TM.getSubtarget<MipsSubtarget>().getTargetABI()) {}
+        ABI(TM.getSubtarget<MipsSubtarget>().getTargetABI()),
+        STI(&TM.getSubtarget<MipsSubtarget>()), MF(0), MCP(0),
+        PrescannedForConstants(false){}
 
     virtual const char *getPassName() const {
       return "Mips Constant Islands";
@@ -60,30 +377,1344 @@ namespace {
 
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &F);
 
-  private:
+    void doInitialPlacement(std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
+    CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
+    unsigned getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI);
+    void initializeFunctionInfo(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
+    unsigned getOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
+    unsigned getUserOffset(CPUser&) const;
+    void dumpBBs();
+
+    bool isOffsetInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
+                         unsigned Disp, bool NegativeOK);
+    bool isOffsetInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
+                         const CPUser &U);
 
+    void computeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB);
+    MachineBasicBlock *splitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
+    void updateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
+    void adjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB);
+    bool decrementCPEReferenceCount(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
+    int findInRangeCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
+    int findLongFormInRangeCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
+    bool findAvailableWater(CPUser&U, unsigned UserOffset,
+                            water_iterator &WaterIter);
+    void createNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
+                        MachineBasicBlock *&NewMBB);
+    bool handleConstantPoolUser(unsigned CPUserIndex);
+    void removeDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
+    bool removeUnusedCPEntries();
+    bool isCPEntryInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
+                          MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp, bool NegOk,
+                          bool DoDump = false);
+    bool isWaterInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
+                        CPUser &U, unsigned &Growth);
+    bool isBBInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
+    bool fixupImmediateBr(ImmBranch &Br);
+    bool fixupConditionalBr(ImmBranch &Br);
+    bool fixupUnconditionalBr(ImmBranch &Br);
 
-    const TargetMachine &TM;
-    const MipsInstrInfo *TII;
-    bool IsPIC;
-    unsigned ABI;
+    void prescanForConstants();
+
+  private:
 
   };
 
   char MipsConstantIslands::ID = 0;
 } // end of anonymous namespace
 
+bool MipsConstantIslands::isOffsetInRange
+  (unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
+   const CPUser &U) {
+  return isOffsetInRange(UserOffset, TrialOffset,
+                         U.getMaxDisp(), U.NegOk);
+}
+/// print block size and offset information - debugging
+void MipsConstantIslands::dumpBBs() {
+  DEBUG({
+    for (unsigned J = 0, E = BBInfo.size(); J !=E; ++J) {
+      const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[J];
+      dbgs() << format("%08x BB#%u\t", BBI.Offset, J)
+             << format(" size=%#x\n", BBInfo[J].Size);
+    }
+  });
+}
 /// createMipsLongBranchPass - Returns a pass that converts branches to long
 /// branches.
 FunctionPass *llvm::createMipsConstantIslandPass(MipsTargetMachine &tm) {
   return new MipsConstantIslands(tm);
 }
 
-bool MipsConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &F) {
+bool MipsConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
   // The intention is for this to be a mips16 only pass for now
   // FIXME:
-  // if (!TM.getSubtarget<MipsSubtarget>().inMips16Mode())
-  //  return false;
+  MF = &mf;
+  MCP = mf.getConstantPool();
+  DEBUG(dbgs() << "constant island machine function " << "\n");
+  if (!TM.getSubtarget<MipsSubtarget>().inMips16Mode() ||
+      !MipsSubtarget::useConstantIslands()) {
+    return false;
+  }
+  TII = (const Mips16InstrInfo*)MF->getTarget().getInstrInfo();
+  MFI = MF->getInfo<MipsFunctionInfo>();
+  DEBUG(dbgs() << "constant island processing " << "\n");
+  //
+  // will need to make predermination if there is any constants we need to
+  // put in constant islands. TBD.
+  //
+  if (!PrescannedForConstants) prescanForConstants();
+
+  HasFarJump = false;
+  // This pass invalidates liveness information when it splits basic blocks.
+  MF->getRegInfo().invalidateLiveness();
+
+  // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
+  // the numbers agree with the position of the block in the function.
+  MF->RenumberBlocks();
+
+  bool MadeChange = false;
+
+  // 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(CPEMIs);
+
+  /// The next UID to take is the first unused one.
+  initPICLabelUId(CPEMIs.size());
+
+  // Do the initial scan of the function, building up information about the
+  // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
+  // constant pool users.
+  initializeFunctionInfo(CPEMIs);
+  CPEMIs.clear();
+  DEBUG(dumpBBs());
+
+  /// Remove dead constant pool entries.
+  MadeChange |= removeUnusedCPEntries();
+
+  // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
+  // is no change.
+  unsigned NoCPIters = 0, NoBRIters = 0;
+  (void)NoBRIters;
+  while (true) {
+    DEBUG(dbgs() << "Beginning CP iteration #" << NoCPIters << '\n');
+    bool CPChange = false;
+    for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
+      CPChange |= handleConstantPoolUser(i);
+    if (CPChange && ++NoCPIters > 30)
+      report_fatal_error("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();
+
+    DEBUG(dbgs() << "Beginning BR iteration #" << NoBRIters << '\n');
+    bool BRChange = false;
+    for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
+      BRChange |= fixupImmediateBr(ImmBranches[i]);
+    if (BRChange && ++NoBRIters > 30)
+      report_fatal_error("Branch Fix Up pass failed to converge!");
+    DEBUG(dumpBBs());
+    if (!CPChange && !BRChange)
+      break;
+    MadeChange = true;
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << '\n'; dumpBBs());
+
+  BBInfo.clear();
+  WaterList.clear();
+  CPUsers.clear();
+  CPEntries.clear();
+  ImmBranches.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
+MipsConstantIslands::doInitialPlacement(std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
+  // Create the basic block to hold the CPE's.
+  MachineBasicBlock *BB = MF->CreateMachineBasicBlock();
+  MF->push_back(BB);
+
+
+  // MachineConstantPool measures alignment in bytes. We measure in log2(bytes).
+  unsigned MaxAlign = Log2_32(MCP->getConstantPoolAlignment());
+
+  // Mark the basic block as required by the const-pool.
+  // If AlignConstantIslands isn't set, use 4-byte alignment for everything.
+  BB->setAlignment(AlignConstantIslands ? MaxAlign : 2);
+
+  // The function needs to be as aligned as the basic blocks. The linker may
+  // move functions around based on their alignment.
+  MF->ensureAlignment(BB->getAlignment());
+
+  // Order the entries in BB by descending alignment.  That ensures correct
+  // alignment of all entries as long as BB is sufficiently aligned.  Keep
+  // track of the insertion point for each alignment.  We are going to bucket
+  // sort the entries as they are created.
+  SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 8> InsPoint(MaxAlign + 1, BB->end());
+
+  // 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 = MCP->getConstants();
+
+  const DataLayout &TD = *MF->getTarget().getDataLayout();
+  for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
+    unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(CPs[i].getType());
+    assert(Size >= 4 && "Too small constant pool entry");
+    unsigned Align = CPs[i].getAlignment();
+    assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid alignment");
+    // Verify that all constant pool entries are a multiple of their alignment.
+    // If not, we would have to pad them out so that instructions stay aligned.
+    assert((Size % Align) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
+
+    // Insert CONSTPOOL_ENTRY before entries with a smaller alignment.
+    unsigned LogAlign = Log2_32(Align);
+    MachineBasicBlock::iterator InsAt = InsPoint[LogAlign];
+
+    MachineInstr *CPEMI =
+      BuildMI(*BB, InsAt, DebugLoc(), TII->get(Mips::CONSTPOOL_ENTRY))
+        .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
+
+    CPEMIs.push_back(CPEMI);
+
+    // Ensure that future entries with higher alignment get inserted before
+    // CPEMI. This is bucket sort with iterators.
+    for (unsigned a = LogAlign + 1; a <= MaxAlign; ++a)
+      if (InsPoint[a] == InsAt)
+        InsPoint[a] = CPEMI;
+    // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
+    std::vector<CPEntry> CPEs;
+    CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
+    CPEntries.push_back(CPEs);
+    ++NumCPEs;
+    DEBUG(dbgs() << "Moved CPI#" << i << " to end of function, size = "
+                 << Size << ", align = " << Align <<'\n');
+  }
+  DEBUG(BB->dump());
+}
+
+/// 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;
+  // Can't fall off end of function.
+  if (std::next(MBBI) == MBB->getParent()->end())
+    return false;
+
+  MachineBasicBlock *NextBB = std::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.
+MipsConstantIslands::CPEntry
+*MipsConstantIslands::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;
+}
+
+/// getCPELogAlign - Returns the required alignment of the constant pool entry
+/// represented by CPEMI.  Alignment is measured in log2(bytes) units.
+unsigned MipsConstantIslands::getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI) {
+  assert(CPEMI && CPEMI->getOpcode() == Mips::CONSTPOOL_ENTRY);
+
+  // Everything is 4-byte aligned unless AlignConstantIslands is set.
+  if (!AlignConstantIslands)
+    return 2;
+
+  unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
+  assert(CPI < MCP->getConstants().size() && "Invalid constant pool index.");
+  unsigned Align = MCP->getConstants()[CPI].getAlignment();
+  assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid CPE alignment");
+  return Log2_32(Align);
+}
+
+/// initializeFunctionInfo - 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 MipsConstantIslands::
+initializeFunctionInfo(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
+  BBInfo.clear();
+  BBInfo.resize(MF->getNumBlockIDs());
+
+  // First thing, compute the size of all basic blocks, and 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 I = MF->begin(), E = MF->end(); I != E; ++I)
+    computeBlockSize(I);
+
+
+  // Compute block offsets.
+  adjustBBOffsetsAfter(MF->begin());
+
+  // Now go back through the instructions and build up our data structures.
+  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);
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
+         I != E; ++I) {
+      if (I->isDebugValue())
+        continue;
+
+      int Opc = I->getOpcode();
+      if (I->isBranch()) {
+        bool isCond = false;
+        unsigned Bits = 0;
+        unsigned Scale = 1;
+        int UOpc = Opc;
+        switch (Opc) {
+        default:
+          continue;  // Ignore other branches for now
+        case Mips::Bimm16:
+          Bits = 11;
+          Scale = 2;
+          isCond = false;
+          break;
+        case Mips::BimmX16:
+          Bits = 16;
+          Scale = 2;
+          isCond = false;
+          break;
+        case Mips::BeqzRxImm16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 8;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::BeqzRxImmX16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 16;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::BnezRxImm16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 8;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::BnezRxImmX16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 16;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::Bteqz16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 8;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::BteqzX16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 16;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::Btnez16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 8;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        case Mips::BtnezX16:
+          UOpc=Mips::Bimm16;
+          Bits = 16;
+          Scale = 2;
+          isCond = true;
+          break;
+        }
+        // Record this immediate branch.
+        unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
+        ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
+      }
+
+      if (Opc == Mips::CONSTPOOL_ENTRY)
+        continue;
+
+
+      // Scan the instructions for constant pool operands.
+      for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
+        if (I->getOperand(op).isCPI()) {
+
+          // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
+          // from the PC that this instruction permits.
+
+          // Basic size info comes from the TSFlags field.
+          unsigned Bits = 0;
+          unsigned Scale = 1;
+          bool NegOk = false;
+          unsigned LongFormBits = 0;
+          unsigned LongFormScale = 0;
+          unsigned LongFormOpcode = 0;
+          switch (Opc) {
+          default:
+            llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
+          case Mips::LwRxPcTcp16:
+            Bits = 8;
+            Scale = 4;
+            LongFormOpcode = Mips::LwRxPcTcpX16;
+            LongFormBits = 14;
+            LongFormScale = 1;
+            break;
+          case Mips::LwRxPcTcpX16:
+            Bits = 14;
+            Scale = 1;
+            NegOk = true;
+            break;
+          }
+          // Remember that this is a user of a CP entry.
+          unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
+          MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
+          unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
+          unsigned LongFormMaxOffs = ((1 << LongFormBits)-1) * LongFormScale;
+          CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk,
+                                   LongFormMaxOffs, LongFormOpcode));
+
+          // 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;
+
+        }
+
+    }
+  }
+
+}
+
+/// computeBlockSize - Compute the size and some alignment information for MBB.
+/// This function updates BBInfo directly.
+void MipsConstantIslands::computeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB) {
+  BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[MBB->getNumber()];
+  BBI.Size = 0;
+
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end(); I != E;
+       ++I)
+    BBI.Size += TII->GetInstSizeInBytes(I);
+
+}
+
+/// getOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
+/// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
+/// around inside the function.
+unsigned MipsConstantIslands::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 = BBInfo[MBB->getNumber()].Offset;
+
+  // Sum instructions before MI in MBB.
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); &*I != MI; ++I) {
+    assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
+    Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
+  }
+  return Offset;
+}
+
+/// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
+/// ID.
+static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
+                              const MachineBasicBlock *RHS) {
+  return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
+}
+
+/// updateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
+/// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
+/// and update the arrays that parallel this numbering.
+void MipsConstantIslands::updateForInsertedWaterBlock
+  (MachineBasicBlock *NewBB) {
+  // Renumber the MBB's to keep them consecutive.
+  NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
+
+  // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
+  // renumbered) block numbers.
+  BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
+
+  // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
+  // available water after it.
+  water_iterator IP =
+    std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
+                     CompareMBBNumbers);
+  WaterList.insert(IP, NewBB);
+}
+
+unsigned MipsConstantIslands::getUserOffset(CPUser &U) const {
+  return getOffsetOf(U.MI);
+}
+
+/// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
+/// an unconditional branch.  Update data structures and renumber blocks to
+/// account for this change and returns the newly created block.
+MachineBasicBlock *MipsConstantIslands::splitBlockBeforeInstr
+  (MachineInstr *MI) {
+  MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
+
+  // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
+  MachineBasicBlock *NewBB =
+    MF->CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
+  MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
+  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.
+  // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
+  // correspond to anything in the source.
+  BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Mips::Bimm16)).addMBB(NewBB);
+  ++NumSplit;
+
+  // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
+  NewBB->transferSuccessors(OrigBB);
+
+  // OrigBB branches to NewBB.
+  OrigBB->addSuccessor(NewBB);
+
+  // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
+  // This is almost the same as updateForInsertedWaterBlock, except that
+  // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
+  MF->RenumberBlocks(NewBB);
+
+  // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
+  // renumbered) block numbers.
+  BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
+
+  // 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(std::next(IP), NewBB);
+  else
+    WaterList.insert(IP, OrigBB);
+  NewWaterList.insert(OrigBB);
+
+  // Figure out how large the OrigBB is.  As the first half of the original
+  // block, it cannot contain a tablejump.  The size includes
+  // the new jump we added.  (It should be possible to do this without
+  // recounting everything, but it's very confusing, and this is rarely
+  // executed.)
+  computeBlockSize(OrigBB);
+
+  // Figure out how large the NewMBB is.  As the second half of the original
+  // block, it may contain a tablejump.
+  computeBlockSize(NewBB);
+
+  // All BBOffsets following these blocks must be modified.
+  adjustBBOffsetsAfter(OrigBB);
+
+  return NewBB;
+}
+
+
+
+/// isOffsetInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
+/// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
+/// constant pool entry).
+bool MipsConstantIslands::isOffsetInRange(unsigned UserOffset,
+                                         unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp,
+                                         bool NegativeOK) {
+  if (UserOffset <= TrialOffset) {
+    // User before the Trial.
+    if (TrialOffset - UserOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  } else if (NegativeOK) {
+    if (UserOffset - TrialOffset <= MaxDisp)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// isWaterInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
+/// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
+///
+/// Compute how much the function will grow by inserting a CPE after Water.
+bool MipsConstantIslands::isWaterInRange(unsigned UserOffset,
+                                        MachineBasicBlock* Water, CPUser &U,
+                                        unsigned &Growth) {
+  unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(U.CPEMI);
+  unsigned CPEOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset(CPELogAlign);
+  unsigned NextBlockOffset, NextBlockAlignment;
+  MachineFunction::const_iterator NextBlock = Water;
+  if (++NextBlock == MF->end()) {
+    NextBlockOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset();
+    NextBlockAlignment = 0;
+  } else {
+    NextBlockOffset = BBInfo[NextBlock->getNumber()].Offset;
+    NextBlockAlignment = NextBlock->getAlignment();
+  }
+  unsigned Size = U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
+  unsigned CPEEnd = CPEOffset + Size;
+
+  // The CPE may be able to hide in the alignment padding before the next
+  // block. It may also cause more padding to be required if it is more aligned
+  // that the next block.
+  if (CPEEnd > NextBlockOffset) {
+    Growth = CPEEnd - NextBlockOffset;
+    // Compute the padding that would go at the end of the CPE to align the next
+    // block.
+    Growth += OffsetToAlignment(CPEEnd, 1u << NextBlockAlignment);
+
+    // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
+    // the offset of the instruction. Also account for unknown alignment padding
+    // in blocks between CPE and the user.
+    if (CPEOffset < UserOffset)
+      UserOffset += Growth;
+  } else
+    // CPE fits in existing padding.
+    Growth = 0;
+
+  return isOffsetInRange(UserOffset, CPEOffset, U);
+}
+
+/// isCPEntryInRange - Returns true if the distance between specific MI and
+/// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
+bool MipsConstantIslands::isCPEntryInRange
+  (MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
+   MachineInstr *CPEMI, unsigned MaxDisp,
+   bool NegOk, bool DoDump) {
+  unsigned CPEOffset  = getOffsetOf(CPEMI);
+
+  if (DoDump) {
+    DEBUG({
+      unsigned Block = MI->getParent()->getNumber();
+      const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[Block];
+      dbgs() << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
+             << " max delta=" << MaxDisp
+             << format(" insn address=%#x", UserOffset)
+             << " in BB#" << Block << ": "
+             << format("%#x-%x\t", BBI.Offset, BBI.postOffset()) << *MI
+             << format("CPE address=%#x offset=%+d: ", CPEOffset,
+                       int(CPEOffset-UserOffset));
+    });
+  }
+
+  return isOffsetInRange(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() == Mips::Bimm16)
+    return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
+  return false;
+}
+#endif
+
+void MipsConstantIslands::adjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB) {
+  unsigned BBNum = BB->getNumber();
+  for(unsigned i = BBNum + 1, e = MF->getNumBlockIDs(); i < e; ++i) {
+    // Get the offset and known bits at the end of the layout predecessor.
+    // Include the alignment of the current block.
+    unsigned Offset = BBInfo[i - 1].Offset + BBInfo[i - 1].Size;
+    BBInfo[i].Offset = Offset;
+  }
+}
+
+/// decrementCPEReferenceCount - 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 MipsConstantIslands::decrementCPEReferenceCount(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 MipsConstantIslands::findInRangeCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
+{
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+
+  // Check to see if the CPE is already in-range.
+  if (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.getMaxDisp(), U.NegOk,
+                       true)) {
+    DEBUG(dbgs() << "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 (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.getMaxDisp(),
+                     U.NegOk)) {
+      DEBUG(dbgs() << "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 decrementCPEReferenceCount(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
+    }
+  }
+  return 0;
+}
+
+/// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
+/// This version checks if the longer form of the instruction can be used to
+/// to satisfy things.
+/// 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 MipsConstantIslands::findLongFormInRangeCPEntry
+  (CPUser& U, unsigned UserOffset)
+{
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+
+  // Check to see if the CPE is already in-range.
+  if (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI,
+                       U.getLongFormMaxDisp(), U.NegOk,
+                       true)) {
+    DEBUG(dbgs() << "In range\n");
+    UserMI->setDesc(TII->get(U.getLongFormOpcode()));
+    U.setMaxDisp(U.getLongFormMaxDisp());
+    return 2;  // instruction is longer length now
+  }
+
+  // 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 (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI,
+                         U.getLongFormMaxDisp(), U.NegOk)) {
+      DEBUG(dbgs() << "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 decrementCPEReferenceCount(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 Mips::Bimm16:
+    return ((1<<10)-1)*2;
+  case Mips::BimmX16:
+    return ((1<<16)-1)*2;
+  default:
+    break;
+  }
+  return ((1<<16)-1)*2;
+}
+
+/// findAvailableWater - 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.  
+/// 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 MipsConstantIslands::findAvailableWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
+                                      water_iterator &WaterIter) {
+  if (WaterList.empty())
+    return false;
+
+  unsigned BestGrowth = ~0u;
+  for (water_iterator IP = std::prev(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.
+    unsigned Growth;
+    if (isWaterInRange(UserOffset, WaterBB, U, Growth) &&
+        (WaterBB->getNumber() < U.HighWaterMark->getNumber() ||
+         NewWaterList.count(WaterBB)) && Growth < BestGrowth) {
+      // This is the least amount of required padding seen so far.
+      BestGrowth = Growth;
+      WaterIter = IP;
+      DEBUG(dbgs() << "Found water after BB#" << WaterBB->getNumber()
+                   << " Growth=" << Growth << '\n');
+
+      // Keep looking unless it is perfect.
+      if (BestGrowth == 0)
+        return true;
+    }
+    if (IP == B)
+      break;
+  }
+  return BestGrowth != ~0u;
+}
+
+/// 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 MipsConstantIslands::createNewWater(unsigned CPUserIndex,
+                                        unsigned UserOffset,
+                                        MachineBasicBlock *&NewMBB) {
+  CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
+  MachineInstr *UserMI = U.MI;
+  MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
+  unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(CPEMI);
+  MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
+  const BasicBlockInfo &UserBBI = BBInfo[UserMBB->getNumber()];
+
+  // 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.  
+  if (BBHasFallthrough(UserMBB)) {
+    // Size of branch to insert.
+    unsigned Delta = 2;
+    // Compute the offset where the CPE will begin.
+    unsigned CPEOffset = UserBBI.postOffset(CPELogAlign) + Delta;
+
+    if (isOffsetInRange(UserOffset, CPEOffset, U)) {
+      DEBUG(dbgs() << "Split at end of BB#" << UserMBB->getNumber()
+            << format(", expected CPE offset %#x\n", CPEOffset));
+      NewMBB = std::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 = Mips::Bimm16;
+      BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB);
+      unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
+      ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
+                                      MaxDisp, false, UncondBr));
+      BBInfo[UserMBB->getNumber()].Size += Delta;
+      adjustBBOffsetsAfter(UserMBB);
+      return;
+    }
+  }
+
+  // What a big block.  Find a place within the block to split it.  
+
+  // Try to split the block so it's fully aligned.  Compute the latest split
+  // point where we can add a 4-byte branch instruction, and then align to
+  // LogAlign which is the largest possible alignment in the function.
+  unsigned LogAlign = MF->getAlignment();
+  assert(LogAlign >= CPELogAlign && "Over-aligned constant pool entry");
+  unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.getMaxDisp();
+  DEBUG(dbgs() << format("Split in middle of big block before %#x",
+                         BaseInsertOffset));
+
+  // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be inserting
+  // Alignment of the island is handled
+  // inside isOffsetInRange.
+  BaseInsertOffset -= 4;
+
+  DEBUG(dbgs() << format(", adjusted to %#x", BaseInsertOffset)
+               << " la=" << LogAlign << '\n');
+
+  // 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 + 8 >= UserBBI.postOffset()) {
+    BaseInsertOffset = UserBBI.postOffset() - 8;
+    DEBUG(dbgs() << format("Move inside block: %#x\n", BaseInsertOffset));
+  }
+  unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset + 4 +
+    CPEMI->getOperand(2).getImm();
+  MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
+  ++MI;
+  unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
+  unsigned NumCPUsers = CPUsers.size();
+  //MachineInstr *LastIT = 0;
+  for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
+       Offset < BaseInsertOffset;
+       Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI), MI = std::next(MI)) {
+    assert(MI != UserMBB->end() && "Fell off end of block");
+    if (CPUIndex < NumCPUsers && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
+      CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
+      if (!isOffsetInRange(Offset, EndInsertOffset, U)) {
+        // Shift intertion point by one unit of alignment so it is within reach.
+        BaseInsertOffset -= 1u << LogAlign;
+        EndInsertOffset  -= 1u << LogAlign;
+      }
+      // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs being
+      // reused within the block, but it doesn't matter much.  Also assume CPEs
+      // are added in order with alignment padding.  We may eventually be able
+      // to pack the aligned CPEs better.
+      EndInsertOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
+      CPUIndex++;
+    }
+  }
+
+  --MI;
+  NewMBB = splitBlockBeforeInstr(MI);
+}
+
+/// 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 MipsConstantIslands::handleConstantPoolUser(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.
+  unsigned UserOffset = getUserOffset(U);
+
+  // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
+  // in range.
+  int result = findInRangeCPEntry(U, UserOffset);
+  if (result==1) return false;
+  else if (result==2) return true;
+
+
+  // Look for water where we can place this CPE.
+  MachineBasicBlock *NewIsland = MF->CreateMachineBasicBlock();
+  MachineBasicBlock *NewMBB;
+  water_iterator IP;
+  if (findAvailableWater(U, UserOffset, IP)) {
+    DEBUG(dbgs() << "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.erase(WaterBB))
+      NewWaterList.insert(NewIsland);
+
+    // The new CPE goes before the following block (NewMBB).
+    NewMBB = std::next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
+
+  } else {
+    // No water found.
+    // we first see if a longer form of the instrucion could have reached
+    // the constant. in that case we won't bother to split
+    if (!NoLoadRelaxation) {
+      result = findLongFormInRangeCPEntry(U, UserOffset);
+      if (result != 0) return true;
+    }
+    DEBUG(dbgs() << "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 = std::prev(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.
+  decrementCPEReferenceCount(CPI, CPEMI);
+
+  // No existing clone of this CPE is within range.
+  // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
+  unsigned ID = createPICLabelUId();
+
+  // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
+  // add it to the island.
+  U.HighWaterMark = NewIsland;
+  U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc(), TII->get(Mips::CONSTPOOL_ENTRY))
+                .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
+  CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
+  ++NumCPEs;
+
+  // Mark the basic block as aligned as required by the const-pool entry.
+  NewIsland->setAlignment(getCPELogAlign(U.CPEMI));
+
+  // Increase the size of the island block to account for the new entry.
+  BBInfo[NewIsland->getNumber()].Size += Size;
+  adjustBBOffsetsAfter(std::prev(MachineFunction::iterator(NewIsland)));
+
+
+
+  // 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).isCPI()) {
+      UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
+      break;
+    }
+
+  DEBUG(dbgs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
+        << format(" offset=%#x\n", BBInfo[NewIsland->getNumber()].Offset));
+
+  return true;
+}
+
+/// removeDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
+/// sizes and offsets of impacted basic blocks.
+void MipsConstantIslands::removeDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
+  MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
+  unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
+  CPEMI->eraseFromParent();
+  BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size -= Size;
+  // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
+  if (CPEBB->empty()) {
+    BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size = 0;
+
+    // This block no longer needs to be aligned.
+    CPEBB->setAlignment(0);
+  } else
+    // Entries are sorted by descending alignment, so realign from the front.
+    CPEBB->setAlignment(getCPELogAlign(CPEBB->begin()));
+
+  adjustBBOffsetsAfter(CPEBB);
+  // 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 MipsConstantIslands::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;
+}
+
+/// isBBInRange - Returns true if the distance between specific MI and
+/// specific BB can fit in MI's displacement field.
+bool MipsConstantIslands::isBBInRange
+  (MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB, unsigned MaxDisp) {
+
+unsigned PCAdj = 4;
+
+  unsigned BrOffset   = getOffsetOf(MI) + PCAdj;
+  unsigned DestOffset = BBInfo[DestBB->getNumber()].Offset;
+
+  DEBUG(dbgs() << "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 MipsConstantIslands::fixupImmediateBr(ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  unsigned TargetOperand = branchTargetOperand(MI);
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(TargetOperand).getMBB();
+
+  // Check to see if the DestBB is already in-range.
+  if (isBBInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
+    return false;
+
+  if (!Br.isCond)
+    return fixupUnconditionalBr(Br);
+  return fixupConditionalBr(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 a branch.
+bool
+MipsConstantIslands::fixupUnconditionalBr(ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
+  // Use BL to implement far jump.
+  unsigned BimmX16MaxDisp = ((1 << 16)-1) * 2;
+  if (isBBInRange(MI, DestBB, BimmX16MaxDisp)) {
+    Br.MaxDisp = BimmX16MaxDisp;
+    MI->setDesc(TII->get(Mips::BimmX16));
+  }
+  else {
+    // need to give the math a more careful look here
+    // this is really a segment address and not
+    // a PC relative address. FIXME. But I think that
+    // just reducing the bits by 1 as I've done is correct.
+    // The basic block we are branching too much be longword aligned.
+    // we know that RA is saved because we always save it right now.
+    // this requirement will be relaxed later but we also have an alternate
+    // way to implement this that I will implement that does not need jal.
+    // We should have a way to back out this alignment restriction if we "can" later.
+    // but it is not harmful.
+    //
+    DestBB->setAlignment(2);
+    Br.MaxDisp = ((1<<24)-1) * 2;
+    MI->setDesc(TII->get(Mips::JalB16));
+  }
+  BBInfo[MBB->getNumber()].Size += 2;
+  adjustBBOffsetsAfter(MBB);
+  HasFarJump = true;
+  ++NumUBrFixed;
+
+  DEBUG(dbgs() << "  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
+MipsConstantIslands::fixupConditionalBr(ImmBranch &Br) {
+  MachineInstr *MI = Br.MI;
+  unsigned TargetOperand = branchTargetOperand(MI);
+  MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(TargetOperand).getMBB();
+  unsigned Opcode = MI->getOpcode();
+  unsigned LongFormOpcode = longformBranchOpcode(Opcode);
+  unsigned LongFormMaxOff = branchMaxOffsets(LongFormOpcode);
+
+  // Check to see if the DestBB is already in-range.
+  if (isBBInRange(MI, DestBB, LongFormMaxOff)) {
+    Br.MaxDisp = LongFormMaxOff;
+    MI->setDesc(TII->get(LongFormOpcode));
+    return true;
+  }
+
+  // Add an unconditional branch to the destination and invert the branch
+  // condition to jump over it:
+  // bteqz L1
+  // =>
+  // bnez L2
+  // b   L1
+  // L2:
+
+  // 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);
+  unsigned OppositeBranchOpcode = TII->getOppositeBranchOpc(Opcode);
+  ++NumCBrFixed;
+  if (BMI != MI) {
+    if (std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == std::prev(MBB->end()) &&
+        isUnconditionalBranch(BMI->getOpcode())) {
+      // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
+      // condition and swap destinations:
+      // beqz L1
+      // b   L2
+      // =>
+      // bnez L2
+      // b   L1
+      unsigned BMITargetOperand = branchTargetOperand(BMI);
+      MachineBasicBlock *NewDest = 
+        BMI->getOperand(BMITargetOperand).getMBB();
+      if (isBBInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
+        DEBUG(dbgs() << "  Invert Bcc condition and swap its destination with "
+                     << *BMI);
+        MI->setDesc(TII->get(OppositeBranchOpcode));
+        BMI->getOperand(BMITargetOperand).setMBB(DestBB);
+        MI->getOperand(TargetOperand).setMBB(NewDest);
+        return true;
+      }
+    }
+  }
+
+
+  if (NeedSplit) {
+    splitBlockBeforeInstr(MI);
+    // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
+    // branch to the destination.
+    int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
+    BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= delta;
+    MBB->back().eraseFromParent();
+    // BBInfo[SplitBB].Offset is wrong temporarily, fixed below
+  }
+  MachineBasicBlock *NextBB = std::next(MachineFunction::iterator(MBB));
+
+  DEBUG(dbgs() << "  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.
+  if (MI->getNumExplicitOperands() == 2) {
+    BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(OppositeBranchOpcode))
+           .addReg(MI->getOperand(0).getReg())
+           .addMBB(NextBB);
+  } else {
+    BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(OppositeBranchOpcode))
+           .addMBB(NextBB);
+  }
+  Br.MI = &MBB->back();
+  BBInfo[MBB->getNumber()].Size += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
+  BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
+  BBInfo[MBB->getNumber()].Size += 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.
+  BBInfo[MI->getParent()->getNumber()].Size -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
+  MI->eraseFromParent();
+  adjustBBOffsetsAfter(MBB);
+  return true;
+}
+
+
+void MipsConstantIslands::prescanForConstants() {
+  unsigned J = 0;
+  (void)J;
+  for (MachineFunction::iterator B =
+         MF->begin(), E = MF->end(); B != E; ++B) {
+    for (MachineBasicBlock::instr_iterator I =
+        B->instr_begin(), EB = B->instr_end(); I != EB; ++I) {
+      switch(I->getDesc().getOpcode()) {
+        case Mips::LwConstant32: {
+          PrescannedForConstants = true;
+          DEBUG(dbgs() << "constant island constant " << *I << "\n");
+          J = I->getNumOperands();
+          DEBUG(dbgs() << "num operands " << J  << "\n");
+          MachineOperand& Literal = I->getOperand(1);
+          if (Literal.isImm()) {
+            int64_t V = Literal.getImm();
+            DEBUG(dbgs() << "literal " << V  << "\n");
+            Type *Int32Ty =
+              Type::getInt32Ty(MF->getFunction()->getContext());
+            const Constant *C = ConstantInt::get(Int32Ty, V);
+            unsigned index = MCP->getConstantPoolIndex(C, 4);
+            I->getOperand(2).ChangeToImmediate(index);
+            DEBUG(dbgs() << "constant island constant " << *I << "\n");
+            I->setDesc(TII->get(Mips::LwRxPcTcp16));
+            I->RemoveOperand(1);
+            I->RemoveOperand(1);
+            I->addOperand(MachineOperand::CreateCPI(index, 0));
+            I->addOperand(MachineOperand::CreateImm(4));
+          }
+          break;
+        }
+        default:
+          break;
+      }
+    }
+  }
+}
+