[PM/AA] Have memdep explicitly get and use TargetLibraryInfo rather than
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / BlockFrequencyInfoImpl.h
1 //==- BlockFrequencyInfoImpl.h - Block Frequency Implementation -*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Shared implementation of BlockFrequency for IR and Machine Instructions.
11 // See the documentation below for BlockFrequencyInfoImpl for details.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #ifndef LLVM_ANALYSIS_BLOCKFREQUENCYINFOIMPL_H
16 #define LLVM_ANALYSIS_BLOCKFREQUENCYINFOIMPL_H
17
18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
20 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
21 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
22 #include "llvm/Support/BlockFrequency.h"
23 #include "llvm/Support/BranchProbability.h"
24 #include "llvm/Support/Debug.h"
25 #include "llvm/Support/ScaledNumber.h"
26 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
27 #include <deque>
28 #include <list>
29 #include <string>
30 #include <vector>
31
32 #define DEBUG_TYPE "block-freq"
33
34 namespace llvm {
35
36 class BasicBlock;
37 class BranchProbabilityInfo;
38 class Function;
39 class Loop;
40 class LoopInfo;
41 class MachineBasicBlock;
42 class MachineBranchProbabilityInfo;
43 class MachineFunction;
44 class MachineLoop;
45 class MachineLoopInfo;
46
47 namespace bfi_detail {
48
49 struct IrreducibleGraph;
50
51 // This is part of a workaround for a GCC 4.7 crash on lambdas.
52 template <class BT> struct BlockEdgesAdder;
53
54 /// \brief Mass of a block.
55 ///
56 /// This class implements a sort of fixed-point fraction always between 0.0 and
57 /// 1.0.  getMass() == UINT64_MAX indicates a value of 1.0.
58 ///
59 /// Masses can be added and subtracted.  Simple saturation arithmetic is used,
60 /// so arithmetic operations never overflow or underflow.
61 ///
62 /// Masses can be multiplied.  Multiplication treats full mass as 1.0 and uses
63 /// an inexpensive floating-point algorithm that's off-by-one (almost, but not
64 /// quite, maximum precision).
65 ///
66 /// Masses can be scaled by \a BranchProbability at maximum precision.
67 class BlockMass {
68   uint64_t Mass;
69
70 public:
71   BlockMass() : Mass(0) {}
72   explicit BlockMass(uint64_t Mass) : Mass(Mass) {}
73
74   static BlockMass getEmpty() { return BlockMass(); }
75   static BlockMass getFull() { return BlockMass(UINT64_MAX); }
76
77   uint64_t getMass() const { return Mass; }
78
79   bool isFull() const { return Mass == UINT64_MAX; }
80   bool isEmpty() const { return !Mass; }
81
82   bool operator!() const { return isEmpty(); }
83
84   /// \brief Add another mass.
85   ///
86   /// Adds another mass, saturating at \a isFull() rather than overflowing.
87   BlockMass &operator+=(const BlockMass &X) {
88     uint64_t Sum = Mass + X.Mass;
89     Mass = Sum < Mass ? UINT64_MAX : Sum;
90     return *this;
91   }
92
93   /// \brief Subtract another mass.
94   ///
95   /// Subtracts another mass, saturating at \a isEmpty() rather than
96   /// undeflowing.
97   BlockMass &operator-=(const BlockMass &X) {
98     uint64_t Diff = Mass - X.Mass;
99     Mass = Diff > Mass ? 0 : Diff;
100     return *this;
101   }
102
103   BlockMass &operator*=(const BranchProbability &P) {
104     Mass = P.scale(Mass);
105     return *this;
106   }
107
108   bool operator==(const BlockMass &X) const { return Mass == X.Mass; }
109   bool operator!=(const BlockMass &X) const { return Mass != X.Mass; }
110   bool operator<=(const BlockMass &X) const { return Mass <= X.Mass; }
111   bool operator>=(const BlockMass &X) const { return Mass >= X.Mass; }
112   bool operator<(const BlockMass &X) const { return Mass < X.Mass; }
113   bool operator>(const BlockMass &X) const { return Mass > X.Mass; }
114
115   /// \brief Convert to scaled number.
116   ///
117   /// Convert to \a ScaledNumber.  \a isFull() gives 1.0, while \a isEmpty()
118   /// gives slightly above 0.0.
119   ScaledNumber<uint64_t> toScaled() const;
120
121   void dump() const;
122   raw_ostream &print(raw_ostream &OS) const;
123 };
124
125 inline BlockMass operator+(const BlockMass &L, const BlockMass &R) {
126   return BlockMass(L) += R;
127 }
128 inline BlockMass operator-(const BlockMass &L, const BlockMass &R) {
129   return BlockMass(L) -= R;
130 }
131 inline BlockMass operator*(const BlockMass &L, const BranchProbability &R) {
132   return BlockMass(L) *= R;
133 }
134 inline BlockMass operator*(const BranchProbability &L, const BlockMass &R) {
135   return BlockMass(R) *= L;
136 }
137
138 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const BlockMass &X) {
139   return X.print(OS);
140 }
141
142 } // end namespace bfi_detail
143
144 template <> struct isPodLike<bfi_detail::BlockMass> {
145   static const bool value = true;
146 };
147
148 /// \brief Base class for BlockFrequencyInfoImpl
149 ///
150 /// BlockFrequencyInfoImplBase has supporting data structures and some
151 /// algorithms for BlockFrequencyInfoImplBase.  Only algorithms that depend on
152 /// the block type (or that call such algorithms) are skipped here.
153 ///
154 /// Nevertheless, the majority of the overall algorithm documention lives with
155 /// BlockFrequencyInfoImpl.  See there for details.
156 class BlockFrequencyInfoImplBase {
157 public:
158   typedef ScaledNumber<uint64_t> Scaled64;
159   typedef bfi_detail::BlockMass BlockMass;
160
161   /// \brief Representative of a block.
162   ///
163   /// This is a simple wrapper around an index into the reverse-post-order
164   /// traversal of the blocks.
165   ///
166   /// Unlike a block pointer, its order has meaning (location in the
167   /// topological sort) and it's class is the same regardless of block type.
168   struct BlockNode {
169     typedef uint32_t IndexType;
170     IndexType Index;
171
172     bool operator==(const BlockNode &X) const { return Index == X.Index; }
173     bool operator!=(const BlockNode &X) const { return Index != X.Index; }
174     bool operator<=(const BlockNode &X) const { return Index <= X.Index; }
175     bool operator>=(const BlockNode &X) const { return Index >= X.Index; }
176     bool operator<(const BlockNode &X) const { return Index < X.Index; }
177     bool operator>(const BlockNode &X) const { return Index > X.Index; }
178
179     BlockNode() : Index(UINT32_MAX) {}
180     BlockNode(IndexType Index) : Index(Index) {}
181
182     bool isValid() const { return Index <= getMaxIndex(); }
183     static size_t getMaxIndex() { return UINT32_MAX - 1; }
184   };
185
186   /// \brief Stats about a block itself.
187   struct FrequencyData {
188     Scaled64 Scaled;
189     uint64_t Integer;
190   };
191
192   /// \brief Data about a loop.
193   ///
194   /// Contains the data necessary to represent a loop as a pseudo-node once it's
195   /// packaged.
196   struct LoopData {
197     typedef SmallVector<std::pair<BlockNode, BlockMass>, 4> ExitMap;
198     typedef SmallVector<BlockNode, 4> NodeList;
199     typedef SmallVector<BlockMass, 1> HeaderMassList;
200     LoopData *Parent;            ///< The parent loop.
201     bool IsPackaged;             ///< Whether this has been packaged.
202     uint32_t NumHeaders;         ///< Number of headers.
203     ExitMap Exits;               ///< Successor edges (and weights).
204     NodeList Nodes;              ///< Header and the members of the loop.
205     HeaderMassList BackedgeMass; ///< Mass returned to each loop header.
206     BlockMass Mass;
207     Scaled64 Scale;
208
209     LoopData(LoopData *Parent, const BlockNode &Header)
210         : Parent(Parent), IsPackaged(false), NumHeaders(1), Nodes(1, Header),
211           BackedgeMass(1) {}
212     template <class It1, class It2>
213     LoopData(LoopData *Parent, It1 FirstHeader, It1 LastHeader, It2 FirstOther,
214              It2 LastOther)
215         : Parent(Parent), IsPackaged(false), Nodes(FirstHeader, LastHeader) {
216       NumHeaders = Nodes.size();
217       Nodes.insert(Nodes.end(), FirstOther, LastOther);
218       BackedgeMass.resize(NumHeaders);
219     }
220     bool isHeader(const BlockNode &Node) const {
221       if (isIrreducible())
222         return std::binary_search(Nodes.begin(), Nodes.begin() + NumHeaders,
223                                   Node);
224       return Node == Nodes[0];
225     }
226     BlockNode getHeader() const { return Nodes[0]; }
227     bool isIrreducible() const { return NumHeaders > 1; }
228
229     HeaderMassList::difference_type getHeaderIndex(const BlockNode &B) {
230       assert(isHeader(B) && "this is only valid on loop header blocks");
231       if (isIrreducible())
232         return std::lower_bound(Nodes.begin(), Nodes.begin() + NumHeaders, B) -
233                Nodes.begin();
234       return 0;
235     }
236
237     NodeList::const_iterator members_begin() const {
238       return Nodes.begin() + NumHeaders;
239     }
240     NodeList::const_iterator members_end() const { return Nodes.end(); }
241     iterator_range<NodeList::const_iterator> members() const {
242       return make_range(members_begin(), members_end());
243     }
244   };
245
246   /// \brief Index of loop information.
247   struct WorkingData {
248     BlockNode Node; ///< This node.
249     LoopData *Loop; ///< The loop this block is inside.
250     BlockMass Mass; ///< Mass distribution from the entry block.
251
252     WorkingData(const BlockNode &Node) : Node(Node), Loop(nullptr) {}
253
254     bool isLoopHeader() const { return Loop && Loop->isHeader(Node); }
255     bool isDoubleLoopHeader() const {
256       return isLoopHeader() && Loop->Parent && Loop->Parent->isIrreducible() &&
257              Loop->Parent->isHeader(Node);
258     }
259
260     LoopData *getContainingLoop() const {
261       if (!isLoopHeader())
262         return Loop;
263       if (!isDoubleLoopHeader())
264         return Loop->Parent;
265       return Loop->Parent->Parent;
266     }
267
268     /// \brief Resolve a node to its representative.
269     ///
270     /// Get the node currently representing Node, which could be a containing
271     /// loop.
272     ///
273     /// This function should only be called when distributing mass.  As long as
274     /// there are no irreducible edges to Node, then it will have complexity
275     /// O(1) in this context.
276     ///
277     /// In general, the complexity is O(L), where L is the number of loop
278     /// headers Node has been packaged into.  Since this method is called in
279     /// the context of distributing mass, L will be the number of loop headers
280     /// an early exit edge jumps out of.
281     BlockNode getResolvedNode() const {
282       auto L = getPackagedLoop();
283       return L ? L->getHeader() : Node;
284     }
285     LoopData *getPackagedLoop() const {
286       if (!Loop || !Loop->IsPackaged)
287         return nullptr;
288       auto L = Loop;
289       while (L->Parent && L->Parent->IsPackaged)
290         L = L->Parent;
291       return L;
292     }
293
294     /// \brief Get the appropriate mass for a node.
295     ///
296     /// Get appropriate mass for Node.  If Node is a loop-header (whose loop
297     /// has been packaged), returns the mass of its pseudo-node.  If it's a
298     /// node inside a packaged loop, it returns the loop's mass.
299     BlockMass &getMass() {
300       if (!isAPackage())
301         return Mass;
302       if (!isADoublePackage())
303         return Loop->Mass;
304       return Loop->Parent->Mass;
305     }
306
307     /// \brief Has ContainingLoop been packaged up?
308     bool isPackaged() const { return getResolvedNode() != Node; }
309     /// \brief Has Loop been packaged up?
310     bool isAPackage() const { return isLoopHeader() && Loop->IsPackaged; }
311     /// \brief Has Loop been packaged up twice?
312     bool isADoublePackage() const {
313       return isDoubleLoopHeader() && Loop->Parent->IsPackaged;
314     }
315   };
316
317   /// \brief Unscaled probability weight.
318   ///
319   /// Probability weight for an edge in the graph (including the
320   /// successor/target node).
321   ///
322   /// All edges in the original function are 32-bit.  However, exit edges from
323   /// loop packages are taken from 64-bit exit masses, so we need 64-bits of
324   /// space in general.
325   ///
326   /// In addition to the raw weight amount, Weight stores the type of the edge
327   /// in the current context (i.e., the context of the loop being processed).
328   /// Is this a local edge within the loop, an exit from the loop, or a
329   /// backedge to the loop header?
330   struct Weight {
331     enum DistType { Local, Exit, Backedge };
332     DistType Type;
333     BlockNode TargetNode;
334     uint64_t Amount;
335     Weight() : Type(Local), Amount(0) {}
336     Weight(DistType Type, BlockNode TargetNode, uint64_t Amount)
337         : Type(Type), TargetNode(TargetNode), Amount(Amount) {}
338   };
339
340   /// \brief Distribution of unscaled probability weight.
341   ///
342   /// Distribution of unscaled probability weight to a set of successors.
343   ///
344   /// This class collates the successor edge weights for later processing.
345   ///
346   /// \a DidOverflow indicates whether \a Total did overflow while adding to
347   /// the distribution.  It should never overflow twice.
348   struct Distribution {
349     typedef SmallVector<Weight, 4> WeightList;
350     WeightList Weights;    ///< Individual successor weights.
351     uint64_t Total;        ///< Sum of all weights.
352     bool DidOverflow;      ///< Whether \a Total did overflow.
353
354     Distribution() : Total(0), DidOverflow(false) {}
355     void addLocal(const BlockNode &Node, uint64_t Amount) {
356       add(Node, Amount, Weight::Local);
357     }
358     void addExit(const BlockNode &Node, uint64_t Amount) {
359       add(Node, Amount, Weight::Exit);
360     }
361     void addBackedge(const BlockNode &Node, uint64_t Amount) {
362       add(Node, Amount, Weight::Backedge);
363     }
364
365     /// \brief Normalize the distribution.
366     ///
367     /// Combines multiple edges to the same \a Weight::TargetNode and scales
368     /// down so that \a Total fits into 32-bits.
369     ///
370     /// This is linear in the size of \a Weights.  For the vast majority of
371     /// cases, adjacent edge weights are combined by sorting WeightList and
372     /// combining adjacent weights.  However, for very large edge lists an
373     /// auxiliary hash table is used.
374     void normalize();
375
376   private:
377     void add(const BlockNode &Node, uint64_t Amount, Weight::DistType Type);
378   };
379
380   /// \brief Data about each block.  This is used downstream.
381   std::vector<FrequencyData> Freqs;
382
383   /// \brief Loop data: see initializeLoops().
384   std::vector<WorkingData> Working;
385
386   /// \brief Indexed information about loops.
387   std::list<LoopData> Loops;
388
389   /// \brief Add all edges out of a packaged loop to the distribution.
390   ///
391   /// Adds all edges from LocalLoopHead to Dist.  Calls addToDist() to add each
392   /// successor edge.
393   ///
394   /// \return \c true unless there's an irreducible backedge.
395   bool addLoopSuccessorsToDist(const LoopData *OuterLoop, LoopData &Loop,
396                                Distribution &Dist);
397
398   /// \brief Add an edge to the distribution.
399   ///
400   /// Adds an edge to Succ to Dist.  If \c LoopHead.isValid(), then whether the
401   /// edge is local/exit/backedge is in the context of LoopHead.  Otherwise,
402   /// every edge should be a local edge (since all the loops are packaged up).
403   ///
404   /// \return \c true unless aborted due to an irreducible backedge.
405   bool addToDist(Distribution &Dist, const LoopData *OuterLoop,
406                  const BlockNode &Pred, const BlockNode &Succ, uint64_t Weight);
407
408   LoopData &getLoopPackage(const BlockNode &Head) {
409     assert(Head.Index < Working.size());
410     assert(Working[Head.Index].isLoopHeader());
411     return *Working[Head.Index].Loop;
412   }
413
414   /// \brief Analyze irreducible SCCs.
415   ///
416   /// Separate irreducible SCCs from \c G, which is an explict graph of \c
417   /// OuterLoop (or the top-level function, if \c OuterLoop is \c nullptr).
418   /// Insert them into \a Loops before \c Insert.
419   ///
420   /// \return the \c LoopData nodes representing the irreducible SCCs.
421   iterator_range<std::list<LoopData>::iterator>
422   analyzeIrreducible(const bfi_detail::IrreducibleGraph &G, LoopData *OuterLoop,
423                      std::list<LoopData>::iterator Insert);
424
425   /// \brief Update a loop after packaging irreducible SCCs inside of it.
426   ///
427   /// Update \c OuterLoop.  Before finding irreducible control flow, it was
428   /// partway through \a computeMassInLoop(), so \a LoopData::Exits and \a
429   /// LoopData::BackedgeMass need to be reset.  Also, nodes that were packaged
430   /// up need to be removed from \a OuterLoop::Nodes.
431   void updateLoopWithIrreducible(LoopData &OuterLoop);
432
433   /// \brief Distribute mass according to a distribution.
434   ///
435   /// Distributes the mass in Source according to Dist.  If LoopHead.isValid(),
436   /// backedges and exits are stored in its entry in Loops.
437   ///
438   /// Mass is distributed in parallel from two copies of the source mass.
439   void distributeMass(const BlockNode &Source, LoopData *OuterLoop,
440                       Distribution &Dist);
441
442   /// \brief Compute the loop scale for a loop.
443   void computeLoopScale(LoopData &Loop);
444
445   /// Adjust the mass of all headers in an irreducible loop.
446   ///
447   /// Initially, irreducible loops are assumed to distribute their mass
448   /// equally among its headers. This can lead to wrong frequency estimates
449   /// since some headers may be executed more frequently than others.
450   ///
451   /// This adjusts header mass distribution so it matches the weights of
452   /// the backedges going into each of the loop headers.
453   void adjustLoopHeaderMass(LoopData &Loop);
454
455   /// \brief Package up a loop.
456   void packageLoop(LoopData &Loop);
457
458   /// \brief Unwrap loops.
459   void unwrapLoops();
460
461   /// \brief Finalize frequency metrics.
462   ///
463   /// Calculates final frequencies and cleans up no-longer-needed data
464   /// structures.
465   void finalizeMetrics();
466
467   /// \brief Clear all memory.
468   void clear();
469
470   virtual std::string getBlockName(const BlockNode &Node) const;
471   std::string getLoopName(const LoopData &Loop) const;
472
473   virtual raw_ostream &print(raw_ostream &OS) const { return OS; }
474   void dump() const { print(dbgs()); }
475
476   Scaled64 getFloatingBlockFreq(const BlockNode &Node) const;
477
478   BlockFrequency getBlockFreq(const BlockNode &Node) const;
479
480   raw_ostream &printBlockFreq(raw_ostream &OS, const BlockNode &Node) const;
481   raw_ostream &printBlockFreq(raw_ostream &OS,
482                               const BlockFrequency &Freq) const;
483
484   uint64_t getEntryFreq() const {
485     assert(!Freqs.empty());
486     return Freqs[0].Integer;
487   }
488   /// \brief Virtual destructor.
489   ///
490   /// Need a virtual destructor to mask the compiler warning about
491   /// getBlockName().
492   virtual ~BlockFrequencyInfoImplBase() {}
493 };
494
495 namespace bfi_detail {
496 template <class BlockT> struct TypeMap {};
497 template <> struct TypeMap<BasicBlock> {
498   typedef BasicBlock BlockT;
499   typedef Function FunctionT;
500   typedef BranchProbabilityInfo BranchProbabilityInfoT;
501   typedef Loop LoopT;
502   typedef LoopInfo LoopInfoT;
503 };
504 template <> struct TypeMap<MachineBasicBlock> {
505   typedef MachineBasicBlock BlockT;
506   typedef MachineFunction FunctionT;
507   typedef MachineBranchProbabilityInfo BranchProbabilityInfoT;
508   typedef MachineLoop LoopT;
509   typedef MachineLoopInfo LoopInfoT;
510 };
511
512 /// \brief Get the name of a MachineBasicBlock.
513 ///
514 /// Get the name of a MachineBasicBlock.  It's templated so that including from
515 /// CodeGen is unnecessary (that would be a layering issue).
516 ///
517 /// This is used mainly for debug output.  The name is similar to
518 /// MachineBasicBlock::getFullName(), but skips the name of the function.
519 template <class BlockT> std::string getBlockName(const BlockT *BB) {
520   assert(BB && "Unexpected nullptr");
521   auto MachineName = "BB" + Twine(BB->getNumber());
522   if (BB->getBasicBlock())
523     return (MachineName + "[" + BB->getName() + "]").str();
524   return MachineName.str();
525 }
526 /// \brief Get the name of a BasicBlock.
527 template <> inline std::string getBlockName(const BasicBlock *BB) {
528   assert(BB && "Unexpected nullptr");
529   return BB->getName().str();
530 }
531
532 /// \brief Graph of irreducible control flow.
533 ///
534 /// This graph is used for determining the SCCs in a loop (or top-level
535 /// function) that has irreducible control flow.
536 ///
537 /// During the block frequency algorithm, the local graphs are defined in a
538 /// light-weight way, deferring to the \a BasicBlock or \a MachineBasicBlock
539 /// graphs for most edges, but getting others from \a LoopData::ExitMap.  The
540 /// latter only has successor information.
541 ///
542 /// \a IrreducibleGraph makes this graph explicit.  It's in a form that can use
543 /// \a GraphTraits (so that \a analyzeIrreducible() can use \a scc_iterator),
544 /// and it explicitly lists predecessors and successors.  The initialization
545 /// that relies on \c MachineBasicBlock is defined in the header.
546 struct IrreducibleGraph {
547   typedef BlockFrequencyInfoImplBase BFIBase;
548
549   BFIBase &BFI;
550
551   typedef BFIBase::BlockNode BlockNode;
552   struct IrrNode {
553     BlockNode Node;
554     unsigned NumIn;
555     std::deque<const IrrNode *> Edges;
556     IrrNode(const BlockNode &Node) : Node(Node), NumIn(0) {}
557
558     typedef std::deque<const IrrNode *>::const_iterator iterator;
559     iterator pred_begin() const { return Edges.begin(); }
560     iterator succ_begin() const { return Edges.begin() + NumIn; }
561     iterator pred_end() const { return succ_begin(); }
562     iterator succ_end() const { return Edges.end(); }
563   };
564   BlockNode Start;
565   const IrrNode *StartIrr;
566   std::vector<IrrNode> Nodes;
567   SmallDenseMap<uint32_t, IrrNode *, 4> Lookup;
568
569   /// \brief Construct an explicit graph containing irreducible control flow.
570   ///
571   /// Construct an explicit graph of the control flow in \c OuterLoop (or the
572   /// top-level function, if \c OuterLoop is \c nullptr).  Uses \c
573   /// addBlockEdges to add block successors that have not been packaged into
574   /// loops.
575   ///
576   /// \a BlockFrequencyInfoImpl::computeIrreducibleMass() is the only expected
577   /// user of this.
578   template <class BlockEdgesAdder>
579   IrreducibleGraph(BFIBase &BFI, const BFIBase::LoopData *OuterLoop,
580                    BlockEdgesAdder addBlockEdges)
581       : BFI(BFI), StartIrr(nullptr) {
582     initialize(OuterLoop, addBlockEdges);
583   }
584
585   template <class BlockEdgesAdder>
586   void initialize(const BFIBase::LoopData *OuterLoop,
587                   BlockEdgesAdder addBlockEdges);
588   void addNodesInLoop(const BFIBase::LoopData &OuterLoop);
589   void addNodesInFunction();
590   void addNode(const BlockNode &Node) {
591     Nodes.emplace_back(Node);
592     BFI.Working[Node.Index].getMass() = BlockMass::getEmpty();
593   }
594   void indexNodes();
595   template <class BlockEdgesAdder>
596   void addEdges(const BlockNode &Node, const BFIBase::LoopData *OuterLoop,
597                 BlockEdgesAdder addBlockEdges);
598   void addEdge(IrrNode &Irr, const BlockNode &Succ,
599                const BFIBase::LoopData *OuterLoop);
600 };
601 template <class BlockEdgesAdder>
602 void IrreducibleGraph::initialize(const BFIBase::LoopData *OuterLoop,
603                                   BlockEdgesAdder addBlockEdges) {
604   if (OuterLoop) {
605     addNodesInLoop(*OuterLoop);
606     for (auto N : OuterLoop->Nodes)
607       addEdges(N, OuterLoop, addBlockEdges);
608   } else {
609     addNodesInFunction();
610     for (uint32_t Index = 0; Index < BFI.Working.size(); ++Index)
611       addEdges(Index, OuterLoop, addBlockEdges);
612   }
613   StartIrr = Lookup[Start.Index];
614 }
615 template <class BlockEdgesAdder>
616 void IrreducibleGraph::addEdges(const BlockNode &Node,
617                                 const BFIBase::LoopData *OuterLoop,
618                                 BlockEdgesAdder addBlockEdges) {
619   auto L = Lookup.find(Node.Index);
620   if (L == Lookup.end())
621     return;
622   IrrNode &Irr = *L->second;
623   const auto &Working = BFI.Working[Node.Index];
624
625   if (Working.isAPackage())
626     for (const auto &I : Working.Loop->Exits)
627       addEdge(Irr, I.first, OuterLoop);
628   else
629     addBlockEdges(*this, Irr, OuterLoop);
630 }
631 }
632
633 /// \brief Shared implementation for block frequency analysis.
634 ///
635 /// This is a shared implementation of BlockFrequencyInfo and
636 /// MachineBlockFrequencyInfo, and calculates the relative frequencies of
637 /// blocks.
638 ///
639 /// LoopInfo defines a loop as a "non-trivial" SCC dominated by a single block,
640 /// which is called the header.  A given loop, L, can have sub-loops, which are
641 /// loops within the subgraph of L that exclude its header.  (A "trivial" SCC
642 /// consists of a single block that does not have a self-edge.)
643 ///
644 /// In addition to loops, this algorithm has limited support for irreducible
645 /// SCCs, which are SCCs with multiple entry blocks.  Irreducible SCCs are
646 /// discovered on they fly, and modelled as loops with multiple headers.
647 ///
648 /// The headers of irreducible sub-SCCs consist of its entry blocks and all
649 /// nodes that are targets of a backedge within it (excluding backedges within
650 /// true sub-loops).  Block frequency calculations act as if a block is
651 /// inserted that intercepts all the edges to the headers.  All backedges and
652 /// entries point to this block.  Its successors are the headers, which split
653 /// the frequency evenly.
654 ///
655 /// This algorithm leverages BlockMass and ScaledNumber to maintain precision,
656 /// separates mass distribution from loop scaling, and dithers to eliminate
657 /// probability mass loss.
658 ///
659 /// The implementation is split between BlockFrequencyInfoImpl, which knows the
660 /// type of graph being modelled (BasicBlock vs. MachineBasicBlock), and
661 /// BlockFrequencyInfoImplBase, which doesn't.  The base class uses \a
662 /// BlockNode, a wrapper around a uint32_t.  BlockNode is numbered from 0 in
663 /// reverse-post order.  This gives two advantages:  it's easy to compare the
664 /// relative ordering of two nodes, and maps keyed on BlockT can be represented
665 /// by vectors.
666 ///
667 /// This algorithm is O(V+E), unless there is irreducible control flow, in
668 /// which case it's O(V*E) in the worst case.
669 ///
670 /// These are the main stages:
671 ///
672 ///  0. Reverse post-order traversal (\a initializeRPOT()).
673 ///
674 ///     Run a single post-order traversal and save it (in reverse) in RPOT.
675 ///     All other stages make use of this ordering.  Save a lookup from BlockT
676 ///     to BlockNode (the index into RPOT) in Nodes.
677 ///
678 ///  1. Loop initialization (\a initializeLoops()).
679 ///
680 ///     Translate LoopInfo/MachineLoopInfo into a form suitable for the rest of
681 ///     the algorithm.  In particular, store the immediate members of each loop
682 ///     in reverse post-order.
683 ///
684 ///  2. Calculate mass and scale in loops (\a computeMassInLoops()).
685 ///
686 ///     For each loop (bottom-up), distribute mass through the DAG resulting
687 ///     from ignoring backedges and treating sub-loops as a single pseudo-node.
688 ///     Track the backedge mass distributed to the loop header, and use it to
689 ///     calculate the loop scale (number of loop iterations).  Immediate
690 ///     members that represent sub-loops will already have been visited and
691 ///     packaged into a pseudo-node.
692 ///
693 ///     Distributing mass in a loop is a reverse-post-order traversal through
694 ///     the loop.  Start by assigning full mass to the Loop header.  For each
695 ///     node in the loop:
696 ///
697 ///         - Fetch and categorize the weight distribution for its successors.
698 ///           If this is a packaged-subloop, the weight distribution is stored
699 ///           in \a LoopData::Exits.  Otherwise, fetch it from
700 ///           BranchProbabilityInfo.
701 ///
702 ///         - Each successor is categorized as \a Weight::Local, a local edge
703 ///           within the current loop, \a Weight::Backedge, a backedge to the
704 ///           loop header, or \a Weight::Exit, any successor outside the loop.
705 ///           The weight, the successor, and its category are stored in \a
706 ///           Distribution.  There can be multiple edges to each successor.
707 ///
708 ///         - If there's a backedge to a non-header, there's an irreducible SCC.
709 ///           The usual flow is temporarily aborted.  \a
710 ///           computeIrreducibleMass() finds the irreducible SCCs within the
711 ///           loop, packages them up, and restarts the flow.
712 ///
713 ///         - Normalize the distribution:  scale weights down so that their sum
714 ///           is 32-bits, and coalesce multiple edges to the same node.
715 ///
716 ///         - Distribute the mass accordingly, dithering to minimize mass loss,
717 ///           as described in \a distributeMass().
718 ///
719 ///     In the case of irreducible loops, instead of a single loop header,
720 ///     there will be several. The computation of backedge masses is similar
721 ///     but instead of having a single backedge mass, there will be one
722 ///     backedge per loop header. In these cases, each backedge will carry
723 ///     a mass proportional to the edge weights along the corresponding
724 ///     path.
725 ///
726 ///     At the end of propagation, the full mass assigned to the loop will be
727 ///     distributed among the loop headers proportionally according to the
728 ///     mass flowing through their backedges.
729 ///
730 ///     Finally, calculate the loop scale from the accumulated backedge mass.
731 ///
732 ///  3. Distribute mass in the function (\a computeMassInFunction()).
733 ///
734 ///     Finally, distribute mass through the DAG resulting from packaging all
735 ///     loops in the function.  This uses the same algorithm as distributing
736 ///     mass in a loop, except that there are no exit or backedge edges.
737 ///
738 ///  4. Unpackage loops (\a unwrapLoops()).
739 ///
740 ///     Initialize each block's frequency to a floating point representation of
741 ///     its mass.
742 ///
743 ///     Visit loops top-down, scaling the frequencies of its immediate members
744 ///     by the loop's pseudo-node's frequency.
745 ///
746 ///  5. Convert frequencies to a 64-bit range (\a finalizeMetrics()).
747 ///
748 ///     Using the min and max frequencies as a guide, translate floating point
749 ///     frequencies to an appropriate range in uint64_t.
750 ///
751 /// It has some known flaws.
752 ///
753 ///   - The model of irreducible control flow is a rough approximation.
754 ///
755 ///     Modelling irreducible control flow exactly involves setting up and
756 ///     solving a group of infinite geometric series.  Such precision is
757 ///     unlikely to be worthwhile, since most of our algorithms give up on
758 ///     irreducible control flow anyway.
759 ///
760 ///     Nevertheless, we might find that we need to get closer.  Here's a sort
761 ///     of TODO list for the model with diminishing returns, to be completed as
762 ///     necessary.
763 ///
764 ///       - The headers for the \a LoopData representing an irreducible SCC
765 ///         include non-entry blocks.  When these extra blocks exist, they
766 ///         indicate a self-contained irreducible sub-SCC.  We could treat them
767 ///         as sub-loops, rather than arbitrarily shoving the problematic
768 ///         blocks into the headers of the main irreducible SCC.
769 ///
770 ///       - Entry frequencies are assumed to be evenly split between the
771 ///         headers of a given irreducible SCC, which is the only option if we
772 ///         need to compute mass in the SCC before its parent loop.  Instead,
773 ///         we could partially compute mass in the parent loop, and stop when
774 ///         we get to the SCC.  Here, we have the correct ratio of entry
775 ///         masses, which we can use to adjust their relative frequencies.
776 ///         Compute mass in the SCC, and then continue propagation in the
777 ///         parent.
778 ///
779 ///       - We can propagate mass iteratively through the SCC, for some fixed
780 ///         number of iterations.  Each iteration starts by assigning the entry
781 ///         blocks their backedge mass from the prior iteration.  The final
782 ///         mass for each block (and each exit, and the total backedge mass
783 ///         used for computing loop scale) is the sum of all iterations.
784 ///         (Running this until fixed point would "solve" the geometric
785 ///         series by simulation.)
786 template <class BT> class BlockFrequencyInfoImpl : BlockFrequencyInfoImplBase {
787   typedef typename bfi_detail::TypeMap<BT>::BlockT BlockT;
788   typedef typename bfi_detail::TypeMap<BT>::FunctionT FunctionT;
789   typedef typename bfi_detail::TypeMap<BT>::BranchProbabilityInfoT
790   BranchProbabilityInfoT;
791   typedef typename bfi_detail::TypeMap<BT>::LoopT LoopT;
792   typedef typename bfi_detail::TypeMap<BT>::LoopInfoT LoopInfoT;
793
794   // This is part of a workaround for a GCC 4.7 crash on lambdas.
795   friend struct bfi_detail::BlockEdgesAdder<BT>;
796
797   typedef GraphTraits<const BlockT *> Successor;
798   typedef GraphTraits<Inverse<const BlockT *>> Predecessor;
799
800   const BranchProbabilityInfoT *BPI;
801   const LoopInfoT *LI;
802   const FunctionT *F;
803
804   // All blocks in reverse postorder.
805   std::vector<const BlockT *> RPOT;
806   DenseMap<const BlockT *, BlockNode> Nodes;
807
808   typedef typename std::vector<const BlockT *>::const_iterator rpot_iterator;
809
810   rpot_iterator rpot_begin() const { return RPOT.begin(); }
811   rpot_iterator rpot_end() const { return RPOT.end(); }
812
813   size_t getIndex(const rpot_iterator &I) const { return I - rpot_begin(); }
814
815   BlockNode getNode(const rpot_iterator &I) const {
816     return BlockNode(getIndex(I));
817   }
818   BlockNode getNode(const BlockT *BB) const { return Nodes.lookup(BB); }
819
820   const BlockT *getBlock(const BlockNode &Node) const {
821     assert(Node.Index < RPOT.size());
822     return RPOT[Node.Index];
823   }
824
825   /// \brief Run (and save) a post-order traversal.
826   ///
827   /// Saves a reverse post-order traversal of all the nodes in \a F.
828   void initializeRPOT();
829
830   /// \brief Initialize loop data.
831   ///
832   /// Build up \a Loops using \a LoopInfo.  \a LoopInfo gives us a mapping from
833   /// each block to the deepest loop it's in, but we need the inverse.  For each
834   /// loop, we store in reverse post-order its "immediate" members, defined as
835   /// the header, the headers of immediate sub-loops, and all other blocks in
836   /// the loop that are not in sub-loops.
837   void initializeLoops();
838
839   /// \brief Propagate to a block's successors.
840   ///
841   /// In the context of distributing mass through \c OuterLoop, divide the mass
842   /// currently assigned to \c Node between its successors.
843   ///
844   /// \return \c true unless there's an irreducible backedge.
845   bool propagateMassToSuccessors(LoopData *OuterLoop, const BlockNode &Node);
846
847   /// \brief Compute mass in a particular loop.
848   ///
849   /// Assign mass to \c Loop's header, and then for each block in \c Loop in
850   /// reverse post-order, distribute mass to its successors.  Only visits nodes
851   /// that have not been packaged into sub-loops.
852   ///
853   /// \pre \a computeMassInLoop() has been called for each subloop of \c Loop.
854   /// \return \c true unless there's an irreducible backedge.
855   bool computeMassInLoop(LoopData &Loop);
856
857   /// \brief Try to compute mass in the top-level function.
858   ///
859   /// Assign mass to the entry block, and then for each block in reverse
860   /// post-order, distribute mass to its successors.  Skips nodes that have
861   /// been packaged into loops.
862   ///
863   /// \pre \a computeMassInLoops() has been called.
864   /// \return \c true unless there's an irreducible backedge.
865   bool tryToComputeMassInFunction();
866
867   /// \brief Compute mass in (and package up) irreducible SCCs.
868   ///
869   /// Find the irreducible SCCs in \c OuterLoop, add them to \a Loops (in front
870   /// of \c Insert), and call \a computeMassInLoop() on each of them.
871   ///
872   /// If \c OuterLoop is \c nullptr, it refers to the top-level function.
873   ///
874   /// \pre \a computeMassInLoop() has been called for each subloop of \c
875   /// OuterLoop.
876   /// \pre \c Insert points at the last loop successfully processed by \a
877   /// computeMassInLoop().
878   /// \pre \c OuterLoop has irreducible SCCs.
879   void computeIrreducibleMass(LoopData *OuterLoop,
880                               std::list<LoopData>::iterator Insert);
881
882   /// \brief Compute mass in all loops.
883   ///
884   /// For each loop bottom-up, call \a computeMassInLoop().
885   ///
886   /// \a computeMassInLoop() aborts (and returns \c false) on loops that
887   /// contain a irreducible sub-SCCs.  Use \a computeIrreducibleMass() and then
888   /// re-enter \a computeMassInLoop().
889   ///
890   /// \post \a computeMassInLoop() has returned \c true for every loop.
891   void computeMassInLoops();
892
893   /// \brief Compute mass in the top-level function.
894   ///
895   /// Uses \a tryToComputeMassInFunction() and \a computeIrreducibleMass() to
896   /// compute mass in the top-level function.
897   ///
898   /// \post \a tryToComputeMassInFunction() has returned \c true.
899   void computeMassInFunction();
900
901   std::string getBlockName(const BlockNode &Node) const override {
902     return bfi_detail::getBlockName(getBlock(Node));
903   }
904
905 public:
906   const FunctionT *getFunction() const { return F; }
907
908   void calculate(const FunctionT &F, const BranchProbabilityInfoT &BPI,
909                  const LoopInfoT &LI);
910   BlockFrequencyInfoImpl() : BPI(nullptr), LI(nullptr), F(nullptr) {}
911
912   using BlockFrequencyInfoImplBase::getEntryFreq;
913   BlockFrequency getBlockFreq(const BlockT *BB) const {
914     return BlockFrequencyInfoImplBase::getBlockFreq(getNode(BB));
915   }
916   Scaled64 getFloatingBlockFreq(const BlockT *BB) const {
917     return BlockFrequencyInfoImplBase::getFloatingBlockFreq(getNode(BB));
918   }
919
920   /// \brief Print the frequencies for the current function.
921   ///
922   /// Prints the frequencies for the blocks in the current function.
923   ///
924   /// Blocks are printed in the natural iteration order of the function, rather
925   /// than reverse post-order.  This provides two advantages:  writing -analyze
926   /// tests is easier (since blocks come out in source order), and even
927   /// unreachable blocks are printed.
928   ///
929   /// \a BlockFrequencyInfoImplBase::print() only knows reverse post-order, so
930   /// we need to override it here.
931   raw_ostream &print(raw_ostream &OS) const override;
932   using BlockFrequencyInfoImplBase::dump;
933
934   using BlockFrequencyInfoImplBase::printBlockFreq;
935   raw_ostream &printBlockFreq(raw_ostream &OS, const BlockT *BB) const {
936     return BlockFrequencyInfoImplBase::printBlockFreq(OS, getNode(BB));
937   }
938 };
939
940 template <class BT>
941 void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::calculate(const FunctionT &F,
942                                            const BranchProbabilityInfoT &BPI,
943                                            const LoopInfoT &LI) {
944   // Save the parameters.
945   this->BPI = &BPI;
946   this->LI = &LI;
947   this->F = &F;
948
949   // Clean up left-over data structures.
950   BlockFrequencyInfoImplBase::clear();
951   RPOT.clear();
952   Nodes.clear();
953
954   // Initialize.
955   DEBUG(dbgs() << "\nblock-frequency: " << F.getName() << "\n================="
956                << std::string(F.getName().size(), '=') << "\n");
957   initializeRPOT();
958   initializeLoops();
959
960   // Visit loops in post-order to find the local mass distribution, and then do
961   // the full function.
962   computeMassInLoops();
963   computeMassInFunction();
964   unwrapLoops();
965   finalizeMetrics();
966 }
967
968 template <class BT> void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::initializeRPOT() {
969   const BlockT *Entry = F->begin();
970   RPOT.reserve(F->size());
971   std::copy(po_begin(Entry), po_end(Entry), std::back_inserter(RPOT));
972   std::reverse(RPOT.begin(), RPOT.end());
973
974   assert(RPOT.size() - 1 <= BlockNode::getMaxIndex() &&
975          "More nodes in function than Block Frequency Info supports");
976
977   DEBUG(dbgs() << "reverse-post-order-traversal\n");
978   for (rpot_iterator I = rpot_begin(), E = rpot_end(); I != E; ++I) {
979     BlockNode Node = getNode(I);
980     DEBUG(dbgs() << " - " << getIndex(I) << ": " << getBlockName(Node) << "\n");
981     Nodes[*I] = Node;
982   }
983
984   Working.reserve(RPOT.size());
985   for (size_t Index = 0; Index < RPOT.size(); ++Index)
986     Working.emplace_back(Index);
987   Freqs.resize(RPOT.size());
988 }
989
990 template <class BT> void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::initializeLoops() {
991   DEBUG(dbgs() << "loop-detection\n");
992   if (LI->empty())
993     return;
994
995   // Visit loops top down and assign them an index.
996   std::deque<std::pair<const LoopT *, LoopData *>> Q;
997   for (const LoopT *L : *LI)
998     Q.emplace_back(L, nullptr);
999   while (!Q.empty()) {
1000     const LoopT *Loop = Q.front().first;
1001     LoopData *Parent = Q.front().second;
1002     Q.pop_front();
1003
1004     BlockNode Header = getNode(Loop->getHeader());
1005     assert(Header.isValid());
1006
1007     Loops.emplace_back(Parent, Header);
1008     Working[Header.Index].Loop = &Loops.back();
1009     DEBUG(dbgs() << " - loop = " << getBlockName(Header) << "\n");
1010
1011     for (const LoopT *L : *Loop)
1012       Q.emplace_back(L, &Loops.back());
1013   }
1014
1015   // Visit nodes in reverse post-order and add them to their deepest containing
1016   // loop.
1017   for (size_t Index = 0; Index < RPOT.size(); ++Index) {
1018     // Loop headers have already been mostly mapped.
1019     if (Working[Index].isLoopHeader()) {
1020       LoopData *ContainingLoop = Working[Index].getContainingLoop();
1021       if (ContainingLoop)
1022         ContainingLoop->Nodes.push_back(Index);
1023       continue;
1024     }
1025
1026     const LoopT *Loop = LI->getLoopFor(RPOT[Index]);
1027     if (!Loop)
1028       continue;
1029
1030     // Add this node to its containing loop's member list.
1031     BlockNode Header = getNode(Loop->getHeader());
1032     assert(Header.isValid());
1033     const auto &HeaderData = Working[Header.Index];
1034     assert(HeaderData.isLoopHeader());
1035
1036     Working[Index].Loop = HeaderData.Loop;
1037     HeaderData.Loop->Nodes.push_back(Index);
1038     DEBUG(dbgs() << " - loop = " << getBlockName(Header)
1039                  << ": member = " << getBlockName(Index) << "\n");
1040   }
1041 }
1042
1043 template <class BT> void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::computeMassInLoops() {
1044   // Visit loops with the deepest first, and the top-level loops last.
1045   for (auto L = Loops.rbegin(), E = Loops.rend(); L != E; ++L) {
1046     if (computeMassInLoop(*L))
1047       continue;
1048     auto Next = std::next(L);
1049     computeIrreducibleMass(&*L, L.base());
1050     L = std::prev(Next);
1051     if (computeMassInLoop(*L))
1052       continue;
1053     llvm_unreachable("unhandled irreducible control flow");
1054   }
1055 }
1056
1057 template <class BT>
1058 bool BlockFrequencyInfoImpl<BT>::computeMassInLoop(LoopData &Loop) {
1059   // Compute mass in loop.
1060   DEBUG(dbgs() << "compute-mass-in-loop: " << getLoopName(Loop) << "\n");
1061
1062   if (Loop.isIrreducible()) {
1063     BlockMass Remaining = BlockMass::getFull();
1064     for (uint32_t H = 0; H < Loop.NumHeaders; ++H) {
1065       auto &Mass = Working[Loop.Nodes[H].Index].getMass();
1066       Mass = Remaining * BranchProbability(1, Loop.NumHeaders - H);
1067       Remaining -= Mass;
1068     }
1069     for (const BlockNode &M : Loop.Nodes)
1070       if (!propagateMassToSuccessors(&Loop, M))
1071         llvm_unreachable("unhandled irreducible control flow");
1072
1073     adjustLoopHeaderMass(Loop);
1074   } else {
1075     Working[Loop.getHeader().Index].getMass() = BlockMass::getFull();
1076     if (!propagateMassToSuccessors(&Loop, Loop.getHeader()))
1077       llvm_unreachable("irreducible control flow to loop header!?");
1078     for (const BlockNode &M : Loop.members())
1079       if (!propagateMassToSuccessors(&Loop, M))
1080         // Irreducible backedge.
1081         return false;
1082   }
1083
1084   computeLoopScale(Loop);
1085   packageLoop(Loop);
1086   return true;
1087 }
1088
1089 template <class BT>
1090 bool BlockFrequencyInfoImpl<BT>::tryToComputeMassInFunction() {
1091   // Compute mass in function.
1092   DEBUG(dbgs() << "compute-mass-in-function\n");
1093   assert(!Working.empty() && "no blocks in function");
1094   assert(!Working[0].isLoopHeader() && "entry block is a loop header");
1095
1096   Working[0].getMass() = BlockMass::getFull();
1097   for (rpot_iterator I = rpot_begin(), IE = rpot_end(); I != IE; ++I) {
1098     // Check for nodes that have been packaged.
1099     BlockNode Node = getNode(I);
1100     if (Working[Node.Index].isPackaged())
1101       continue;
1102
1103     if (!propagateMassToSuccessors(nullptr, Node))
1104       return false;
1105   }
1106   return true;
1107 }
1108
1109 template <class BT> void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::computeMassInFunction() {
1110   if (tryToComputeMassInFunction())
1111     return;
1112   computeIrreducibleMass(nullptr, Loops.begin());
1113   if (tryToComputeMassInFunction())
1114     return;
1115   llvm_unreachable("unhandled irreducible control flow");
1116 }
1117
1118 /// \note This should be a lambda, but that crashes GCC 4.7.
1119 namespace bfi_detail {
1120 template <class BT> struct BlockEdgesAdder {
1121   typedef BT BlockT;
1122   typedef BlockFrequencyInfoImplBase::LoopData LoopData;
1123   typedef GraphTraits<const BlockT *> Successor;
1124
1125   const BlockFrequencyInfoImpl<BT> &BFI;
1126   explicit BlockEdgesAdder(const BlockFrequencyInfoImpl<BT> &BFI)
1127       : BFI(BFI) {}
1128   void operator()(IrreducibleGraph &G, IrreducibleGraph::IrrNode &Irr,
1129                   const LoopData *OuterLoop) {
1130     const BlockT *BB = BFI.RPOT[Irr.Node.Index];
1131     for (auto I = Successor::child_begin(BB), E = Successor::child_end(BB);
1132          I != E; ++I)
1133       G.addEdge(Irr, BFI.getNode(*I), OuterLoop);
1134   }
1135 };
1136 }
1137 template <class BT>
1138 void BlockFrequencyInfoImpl<BT>::computeIrreducibleMass(
1139     LoopData *OuterLoop, std::list<LoopData>::iterator Insert) {
1140   DEBUG(dbgs() << "analyze-irreducible-in-";
1141         if (OuterLoop) dbgs() << "loop: " << getLoopName(*OuterLoop) << "\n";
1142         else dbgs() << "function\n");
1143
1144   using namespace bfi_detail;
1145   // Ideally, addBlockEdges() would be declared here as a lambda, but that
1146   // crashes GCC 4.7.
1147   BlockEdgesAdder<BT> addBlockEdges(*this);
1148   IrreducibleGraph G(*this, OuterLoop, addBlockEdges);
1149
1150   for (auto &L : analyzeIrreducible(G, OuterLoop, Insert))
1151     computeMassInLoop(L);
1152
1153   if (!OuterLoop)
1154     return;
1155   updateLoopWithIrreducible(*OuterLoop);
1156 }
1157
1158 template <class BT>
1159 bool
1160 BlockFrequencyInfoImpl<BT>::propagateMassToSuccessors(LoopData *OuterLoop,
1161                                                       const BlockNode &Node) {
1162   DEBUG(dbgs() << " - node: " << getBlockName(Node) << "\n");
1163   // Calculate probability for successors.
1164   Distribution Dist;
1165   if (auto *Loop = Working[Node.Index].getPackagedLoop()) {
1166     assert(Loop != OuterLoop && "Cannot propagate mass in a packaged loop");
1167     if (!addLoopSuccessorsToDist(OuterLoop, *Loop, Dist))
1168       // Irreducible backedge.
1169       return false;
1170   } else {
1171     const BlockT *BB = getBlock(Node);
1172     for (auto SI = Successor::child_begin(BB), SE = Successor::child_end(BB);
1173          SI != SE; ++SI)
1174       // Do not dereference SI, or getEdgeWeight() is linear in the number of
1175       // successors.
1176       if (!addToDist(Dist, OuterLoop, Node, getNode(*SI),
1177                      BPI->getEdgeWeight(BB, SI)))
1178         // Irreducible backedge.
1179         return false;
1180   }
1181
1182   // Distribute mass to successors, saving exit and backedge data in the
1183   // loop header.
1184   distributeMass(Node, OuterLoop, Dist);
1185   return true;
1186 }
1187
1188 template <class BT>
1189 raw_ostream &BlockFrequencyInfoImpl<BT>::print(raw_ostream &OS) const {
1190   if (!F)
1191     return OS;
1192   OS << "block-frequency-info: " << F->getName() << "\n";
1193   for (const BlockT &BB : *F)
1194     OS << " - " << bfi_detail::getBlockName(&BB)
1195        << ": float = " << getFloatingBlockFreq(&BB)
1196        << ", int = " << getBlockFreq(&BB).getFrequency() << "\n";
1197
1198   // Add an extra newline for readability.
1199   OS << "\n";
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