34c9d70e6948a85c56befbfa30f2f5f53b49b42d
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
1 //===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands --------*- 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 // This file contains a pass that splits the constant pool up into 'islands'
11 // which are scattered through-out the function.  This is required due to the
12 // limited pc-relative displacements that ARM has.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
17 #include "ARM.h"
18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
19 #include "ARMInstrInfo.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
25 #include "llvm/Support/Compiler.h"
26 #include "llvm/Support/Debug.h"
27 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
28 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
30 using namespace llvm;
31
32 STATISTIC(NumCPEs,     "Number of constpool entries");
33 STATISTIC(NumSplit,    "Number of uncond branches inserted");
34 STATISTIC(NumCBrFixed, "Number of cond branches fixed");
35 STATISTIC(NumUBrFixed, "Number of uncond branches fixed");
36
37 namespace {
38   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
39   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
40   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
41   /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
42   /// special instructions.
43   ///
44   /// The terminology used in this pass includes:
45   ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
46   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
47   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
48   ///             tracks a list of users.
49   class VISIBILITY_HIDDEN ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
50     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
51     /// by MBB Number.  The two-byte pads required for Thumb alignment are
52     /// counted as part of the following block (i.e., the offset and size for
53     /// a padded block will both be ==2 mod 4).
54     std::vector<unsigned> BBSizes;
55
56     /// BBOffsets - the offset of each MBB in bytes, starting from 0.
57     /// The two-byte pads required for Thumb alignment are counted as part of
58     /// the following block.
59     std::vector<unsigned> BBOffsets;
60
61     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
62     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
63     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
64     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
65
66     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
67     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
68     /// allowed from the instruction to the CP.
69     struct CPUser {
70       MachineInstr *MI;
71       MachineInstr *CPEMI;
72       unsigned MaxDisp;
73       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp)
74         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp) {}
75     };
76
77     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
78     /// constant pools and their max displacement.
79     std::vector<CPUser> CPUsers;
80
81     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
82     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
83     /// reference this entry.
84     struct CPEntry {
85       MachineInstr *CPEMI;
86       unsigned CPI;
87       unsigned RefCount;
88       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
89         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
90     };
91
92     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
93     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
94     /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
95     /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
96     /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
97     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
98
99     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
100     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
101     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
102     /// opcode.
103     struct ImmBranch {
104       MachineInstr *MI;
105       unsigned MaxDisp : 31;
106       bool isCond : 1;
107       int UncondBr;
108       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
109         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
110     };
111
112     /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
113     ///
114     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
115
116     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
117     ///
118     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
119
120     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
121     /// the branch fix up pass.
122     bool HasFarJump;
123
124     const TargetInstrInfo *TII;
125     ARMFunctionInfo *AFI;
126     bool isThumb;
127     bool isThumb1Only;
128     bool isThumb2;
129   public:
130     static char ID;
131     ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(&ID) {}
132
133     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
134
135     virtual const char *getPassName() const {
136       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
137     }
138
139   private:
140     void DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
141                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
142     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
143     void InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
144                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
145     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
146     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
147     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
148     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
149     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
150     bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset,
151                       MachineBasicBlock** NewMBB);
152     MachineBasicBlock* AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
153                         std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP);
154     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
155                       MachineBasicBlock** NewMBB);
156     bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, unsigned CPUserIndex);
157     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
158     bool RemoveUnusedCPEntries();
159     bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
160                       MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp,
161                       bool DoDump);
162     bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
163                         CPUser &U);
164     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
165                         unsigned Disp, bool NegativeOK);
166     bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
167     bool FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
168     bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
169     bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
170     bool UndoLRSpillRestore();
171
172     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
173     void dumpBBs();
174     void verify(MachineFunction &Fn);
175   };
176   char ARMConstantIslands::ID = 0;
177 }
178
179 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
180 void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &Fn) {
181   assert(BBOffsets.size() == BBSizes.size());
182   for (unsigned i = 1, e = BBOffsets.size(); i != e; ++i)
183     assert(BBOffsets[i-1]+BBSizes[i-1] == BBOffsets[i]);
184   if (isThumb) {
185     for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
186          MBBI != E; ++MBBI) {
187       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
188       if (!MBB->empty() &&
189           MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
190         assert((BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 == 0 &&
191                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 == 0) ||
192                (BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 != 0 &&
193                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 != 0));
194     }
195   }
196 }
197
198 /// print block size and offset information - debugging
199 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
200   for (unsigned J = 0, E = BBOffsets.size(); J !=E; ++J) {
201     DOUT << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J] <<
202                             " size " << BBSizes[J] << "\n";
203   }
204 }
205
206 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
207 /// island pass.
208 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
209   return new ARMConstantIslands();
210 }
211
212 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
213   MachineConstantPool &MCP = *Fn.getConstantPool();
214
215   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
216   AFI = Fn.getInfo<ARMFunctionInfo>();
217   isThumb = AFI->isThumbFunction();
218   isThumb1Only = AFI->isThumb1OnlyFunction();
219   isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
220
221   HasFarJump = false;
222
223   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
224   // the numbers agree with the position of the block in the function.
225   Fn.RenumberBlocks();
226
227   /// Thumb functions containing constant pools get 2-byte alignment.
228   /// This is so we can keep exact track of where the alignment padding goes.
229   /// Set default.
230   AFI->setAlign(isThumb ? 1U : 2U);
231
232   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
233   // we put them all at the end of the function.
234   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
235   if (!MCP.isEmpty()) {
236     DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
237     if (isThumb)
238       AFI->setAlign(2U);
239   }
240
241   /// The next UID to take is the first unused one.
242   AFI->initConstPoolEntryUId(CPEMIs.size());
243
244   // Do the initial scan of the function, building up information about the
245   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
246   // constant pool users.
247   InitialFunctionScan(Fn, CPEMIs);
248   CPEMIs.clear();
249
250   /// Remove dead constant pool entries.
251   RemoveUnusedCPEntries();
252
253   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
254   // is no change.
255   bool MadeChange = false;
256   while (true) {
257     bool Change = false;
258     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
259       Change |= HandleConstantPoolUser(Fn, i);
260     DEBUG(dumpBBs());
261     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
262       Change |= FixUpImmediateBr(Fn, ImmBranches[i]);
263     DEBUG(dumpBBs());
264     if (!Change)
265       break;
266     MadeChange = true;
267   }
268
269   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
270   verify(Fn);
271
272   // If LR has been forced spilled and no far jumps (i.e. BL) has been issued.
273   // Undo the spill / restore of LR if possible.
274   if (!HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump() && isThumb)
275     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
276
277   BBSizes.clear();
278   BBOffsets.clear();
279   WaterList.clear();
280   CPUsers.clear();
281   CPEntries.clear();
282   ImmBranches.clear();
283   PushPopMIs.clear();
284
285   return MadeChange;
286 }
287
288 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
289 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
290 void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
291                                         std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
292   // Create the basic block to hold the CPE's.
293   MachineBasicBlock *BB = Fn.CreateMachineBasicBlock();
294   Fn.push_back(BB);
295
296   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
297   // identity mapping of CPI's to CPE's.
298   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs =
299     Fn.getConstantPool()->getConstants();
300
301   const TargetData &TD = *Fn.getTarget().getTargetData();
302   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
303     unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(CPs[i].getType());
304     // Verify that all constant pool entries are a multiple of 4 bytes.  If not,
305     // we would have to pad them out or something so that instructions stay
306     // aligned.
307     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
308     MachineInstr *CPEMI =
309       BuildMI(BB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
310                            .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
311     CPEMIs.push_back(CPEMI);
312
313     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
314     std::vector<CPEntry> CPEs;
315     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
316     CPEntries.push_back(CPEs);
317     NumCPEs++;
318     DOUT << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i << "\n";
319   }
320 }
321
322 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
323 /// into the block immediately after it.
324 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
325   // Get the next machine basic block in the function.
326   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
327   if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
328     return false;
329
330   MachineBasicBlock *NextBB = next(MBBI);
331   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
332        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
333     if (*I == NextBB)
334       return true;
335
336   return false;
337 }
338
339 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
340 /// look up the corresponding CPEntry.
341 ARMConstantIslands::CPEntry
342 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
343                                         const MachineInstr *CPEMI) {
344   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
345   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
346   // linear search.
347   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
348     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
349       return &CPEs[i];
350   }
351   return NULL;
352 }
353
354 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
355 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
356 /// and finding all of the constant pool users.
357 void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
358                                  const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
359   unsigned Offset = 0;
360   for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
361        MBBI != E; ++MBBI) {
362     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
363
364     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
365     // 'water' that a constant pool island could be placed.
366     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
367       WaterList.push_back(&MBB);
368
369     unsigned MBBSize = 0;
370     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
371          I != E; ++I) {
372       // Add instruction size to MBBSize.
373       MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
374
375       int Opc = I->getOpcode();
376       if (I->getDesc().isBranch()) {
377         bool isCond = false;
378         unsigned Bits = 0;
379         unsigned Scale = 1;
380         int UOpc = Opc;
381         switch (Opc) {
382         case ARM::tBR_JTr:
383         case ARM::t2BR_JTr:
384         case ARM::t2BR_JTm:
385         case ARM::t2BR_JTadd:
386           // A Thumb table jump may involve padding; for the offsets to
387           // be right, functions containing these must be 4-byte aligned.
388           AFI->setAlign(2U);
389           if ((Offset+MBBSize)%4 != 0)
390             MBBSize += 2;           // padding
391           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
392         default:
393           continue;  // Ignore other JT branches
394         case ARM::Bcc:
395           isCond = true;
396           UOpc = ARM::B;
397           // Fallthrough
398         case ARM::B:
399           Bits = 24;
400           Scale = 4;
401           break;
402         case ARM::tBcc:
403           isCond = true;
404           UOpc = ARM::tB;
405           Bits = 8;
406           Scale = 2;
407           break;
408         case ARM::tB:
409           Bits = 11;
410           Scale = 2;
411           break;
412         case ARM::t2Bcc:
413           isCond = true;
414           UOpc = ARM::t2B;
415           Bits = 20;
416           Scale = 2;
417           break;
418         case ARM::t2B:
419           Bits = 24;
420           Scale = 2;
421           break;
422         }
423
424         // Record this immediate branch.
425         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
426         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
427       }
428
429       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
430         PushPopMIs.push_back(I);
431
432       // Scan the instructions for constant pool operands.
433       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
434         if (I->getOperand(op).isCPI()) {
435           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
436           // from the PC that this instruction permits.
437
438           // Basic size info comes from the TSFlags field.
439           unsigned Bits = 0;
440           unsigned Scale = 1;
441           unsigned TSFlags = I->getDesc().TSFlags;
442           switch (TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
443           default:
444             // Constant pool entries can reach anything.
445             if (I->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
446               continue;
447             if (I->getOpcode() == ARM::tLEApcrel) {
448               Bits = 8;  // Taking the address of a CP entry.
449               break;
450             }
451             assert(0 && "Unknown addressing mode for CP reference!");
452           case ARMII::AddrMode1: // AM1: 8 bits << 2
453             Bits = 8;
454             Scale = 4;  // Taking the address of a CP entry.
455             break;
456           case ARMII::AddrMode2:
457             Bits = 12;  // +-offset_12
458             break;
459           case ARMII::AddrMode3:
460             Bits = 8;   // +-offset_8
461             break;
462             // addrmode4 has no immediate offset.
463           case ARMII::AddrMode5:
464             Bits = 8;
465             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
466             break;
467             // addrmode6 has no immediate offset.
468           case ARMII::AddrModeT1_1:
469             Bits = 5;  // +offset_5
470             break;
471           case ARMII::AddrModeT1_2:
472             Bits = 5;
473             Scale = 2;  // +(offset_5*2)
474             break;
475           case ARMII::AddrModeT1_4:
476             Bits = 5;
477             Scale = 4;  // +(offset_5*4)
478             break;
479           case ARMII::AddrModeT1_s:
480             Bits = 8;
481             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
482             break;
483           case ARMII::AddrModeT2_pc:
484             Bits = 12;  // +-offset_12
485             break;
486           }
487
488           // Remember that this is a user of a CP entry.
489           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
490           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
491           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
492           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs));
493
494           // Increment corresponding CPEntry reference count.
495           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
496           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
497           CPE->RefCount++;
498
499           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
500           // rest of the operands.
501           break;
502         }
503     }
504
505     // In thumb mode, if this block is a constpool island, we may need padding
506     // so it's aligned on 4 byte boundary.
507     if (isThumb &&
508         !MBB.empty() &&
509         MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
510         (Offset%4) != 0)
511       MBBSize += 2;
512
513     BBSizes.push_back(MBBSize);
514     BBOffsets.push_back(Offset);
515     Offset += MBBSize;
516   }
517 }
518
519 /// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
520 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
521 /// around inside the function.
522 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
523   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
524
525   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
526   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
527   // it is in.
528   unsigned Offset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
529
530   // If we're looking for a CONSTPOOL_ENTRY in Thumb, see if this block has
531   // alignment padding, and compensate if so.
532   if (isThumb &&
533       MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
534       Offset%4 != 0)
535     Offset += 2;
536
537   // Sum instructions before MI in MBB.
538   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
539     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
540     if (&*I == MI) return Offset;
541     Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
542   }
543 }
544
545 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
546 /// ID.
547 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
548                               const MachineBasicBlock *RHS) {
549   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
550 }
551
552 /// UpdateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
553 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
554 /// and update the arrays that parallel this numbering.
555 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
556   // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
557   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
558
559   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
560   // renumbered) block numbers.
561   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
562
563   // Likewise for BBOffsets.
564   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
565
566   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
567   // available water after it.
568   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
569     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
570                      CompareMBBNumbers);
571   WaterList.insert(IP, NewBB);
572 }
573
574
575 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
576 /// an unconditional branch.  Update datastructures and renumber blocks to
577 /// account for this change and returns the newly created block.
578 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
579   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
580   MachineFunction &MF = *OrigBB->getParent();
581
582   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
583   MachineBasicBlock *NewBB =
584     MF.CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
585   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
586   MF.insert(MBBI, NewBB);
587
588   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
589   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
590
591   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
592   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
593   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
594   // correspond to anything in the source.
595   unsigned Opc = isThumb ? (isThumb2 ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
596   BuildMI(OrigBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
597   NumSplit++;
598
599   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
600   while (!OrigBB->succ_empty()) {
601     MachineBasicBlock *Succ = *OrigBB->succ_begin();
602     OrigBB->removeSuccessor(Succ);
603     NewBB->addSuccessor(Succ);
604
605     // This pass should be run after register allocation, so there should be no
606     // PHI nodes to update.
607     assert((Succ->empty() || Succ->begin()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
608            && "PHI nodes should be eliminated by now!");
609   }
610
611   // OrigBB branches to NewBB.
612   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
613
614   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
615   // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
616   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
617   MF.RenumberBlocks(NewBB);
618
619   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
620   // renumbered) block numbers.
621   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
622
623   // Likewise for BBOffsets.
624   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
625
626   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having
627   // available water after it (but not if it's already there, which happens
628   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
629   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
630   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
631     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
632                      CompareMBBNumbers);
633   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
634   if (WaterBB == OrigBB)
635     WaterList.insert(next(IP), NewBB);
636   else
637     WaterList.insert(IP, OrigBB);
638
639   // Figure out how large the first NewMBB is.  (It cannot
640   // contain a constpool_entry or tablejump.)
641   unsigned NewBBSize = 0;
642   for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
643        I != E; ++I)
644     NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
645
646   unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
647   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
648   // Set the size of NewBB in BBSizes.
649   BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
650
651   // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
652   // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
653   unsigned delta = isThumb ? 2 : 4;
654   BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
655
656   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
657   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
658
659   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
660   AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
661
662   return NewBB;
663 }
664
665 /// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
666 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
667 /// constant pool entry).
668 bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset,
669                       unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp, bool NegativeOK) {
670   // On Thumb offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for
671   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
672   // Effectively, the valid range of displacements is 2 bytes smaller for such
673   // references.
674   if (isThumb && UserOffset%4 !=0)
675     UserOffset -= 2;
676   // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
677   if (isThumb && TrialOffset%4 != 0)
678     TrialOffset += 2;
679
680   if (UserOffset <= TrialOffset) {
681     // User before the Trial.
682     if (TrialOffset-UserOffset <= MaxDisp)
683       return true;
684   } else if (NegativeOK) {
685     if (UserOffset-TrialOffset <= MaxDisp)
686       return true;
687   }
688   return false;
689 }
690
691 /// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
692 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
693
694 bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
695                          MachineBasicBlock* Water, CPUser &U)
696 {
697   unsigned MaxDisp = U.MaxDisp;
698   MachineFunction::iterator I = next(MachineFunction::iterator(Water));
699   unsigned CPEOffset = BBOffsets[Water->getNumber()] +
700                        BBSizes[Water->getNumber()];
701
702   // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
703   // the offset of the instruction.  (Currently applies only to ARM, so
704   // no alignment compensation attempted here.)
705   if (CPEOffset < UserOffset)
706     UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
707
708   return OffsetIsInRange (UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
709 }
710
711 /// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
712 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
713 bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
714                                       MachineInstr *CPEMI,
715                                       unsigned MaxDisp, bool DoDump) {
716   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
717   assert(CPEOffset%4 == 0 && "Misaligned CPE");
718
719   if (DoDump) {
720     DOUT << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
721          << " max delta=" << MaxDisp
722          << " insn address=" << UserOffset
723          << " CPE address=" << CPEOffset
724          << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI;
725   }
726
727   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
728 }
729
730 #ifndef NDEBUG
731 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
732 /// unconditionally branches to its only successor.
733 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
734   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
735     return false;
736
737   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
738   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
739   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
740   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB
741       || PredMI->getOpcode() == ARM::t2B)
742     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
743   return false;
744 }
745 #endif // NDEBUG
746
747 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
748                                               int delta) {
749   MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
750   for(unsigned i=BB->getNumber()+1; i<BB->getParent()->getNumBlockIDs(); i++) {
751     BBOffsets[i] += delta;
752     // If some existing blocks have padding, adjust the padding as needed, a
753     // bit tricky.  delta can be negative so don't use % on that.
754     if (isThumb) {
755       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
756       if (!MBB->empty()) {
757         // Constant pool entries require padding.
758         if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
759           unsigned oldOffset = BBOffsets[i] - delta;
760           if (oldOffset%4==0 && BBOffsets[i]%4!=0) {
761             // add new padding
762             BBSizes[i] += 2;
763             delta += 2;
764           } else if (oldOffset%4!=0 && BBOffsets[i]%4==0) {
765             // remove existing padding
766             BBSizes[i] -=2;
767             delta -= 2;
768           }
769         }
770         // Thumb jump tables require padding.  They should be at the end;
771         // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
772         MachineInstr *ThumbJTMI = NULL;
773         if ((prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::tBR_JTr)
774             || (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::t2BR_JTr)
775             || (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::t2BR_JTm)
776             || (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::t2BR_JTadd))
777           ThumbJTMI = prior(MBB->end());
778         if (ThumbJTMI) {
779           unsigned newMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
780           unsigned oldMIOffset = newMIOffset - delta;
781           if (oldMIOffset%4 == 0 && newMIOffset%4 != 0) {
782             // remove existing padding
783             BBSizes[i] -= 2;
784             delta -= 2;
785           } else if (oldMIOffset%4 != 0 && newMIOffset%4 == 0) {
786             // add new padding
787             BBSizes[i] += 2;
788             delta += 2;
789           }
790         }
791         if (delta==0)
792           return;
793       }
794       MBBI = next(MBBI);
795     }
796   }
797 }
798
799 /// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
800 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
801 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed
802 /// the entry, false if we didn't.
803
804 bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
805   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
806   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
807   assert(CPE && "Unexpected!");
808   if (--CPE->RefCount == 0) {
809     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
810     CPE->CPEMI = NULL;
811     NumCPEs--;
812     return true;
813   }
814   return false;
815 }
816
817 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
818 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
819 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
820 /// 0 = no existing entry found
821 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
822 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
823 int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
824 {
825   MachineInstr *UserMI = U.MI;
826   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
827
828   // Check to see if the CPE is already in-range.
829   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, true)) {
830     DOUT << "In range\n";
831     return 1;
832   }
833
834   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
835   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
836   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
837   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
838     // We already tried this one
839     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
840       continue;
841     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
842     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
843       continue;
844     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, false)) {
845       DOUT << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#" << CPEs[i].CPI << "\n";
846       // Point the CPUser node to the replacement
847       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
848       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
849       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
850         if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
851           UserMI->getOperand(j).setIndex(CPEs[i].CPI);
852           break;
853         }
854       // Adjust the refcount of the clone...
855       CPEs[i].RefCount++;
856       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
857       // addresses changed, so we don't need another pass.
858       return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
859     }
860   }
861   return 0;
862 }
863
864 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
865 /// the specific unconditional branch instruction.
866 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
867   switch (Opc) {
868   case ARM::tB:
869     return ((1<<10)-1)*2;
870   case ARM::t2B:
871     return ((1<<23)-1)*2;
872   default:
873     break;
874   }
875   
876   return ((1<<23)-1)*4;
877 }
878
879 /// AcceptWater - Small amount of common code factored out of the following.
880
881 MachineBasicBlock* ARMConstantIslands::AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB,
882                           std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP) {
883   DOUT << "found water in range\n";
884   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent
885   // insertions in this vicinity to go after the one we're
886   // about to insert.  This considerably reduces the number
887   // of times we have to move the same CPE more than once.
888   WaterList.erase(IP);
889   // CPE goes before following block (NewMBB).
890   return next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
891 }
892
893 /// LookForWater - look for an existing entry in the WaterList in which
894 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
895 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, *NewMBB
896 /// is set to the WaterList entry.
897 /// For ARM, we prefer the water that's farthest away.  For Thumb, prefer
898 /// water that will not introduce padding to water that will; within each
899 /// group, prefer the water that's farthest away.
900
901 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
902                                       MachineBasicBlock** NewMBB) {
903   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IPThatWouldPad;
904   MachineBasicBlock* WaterBBThatWouldPad = NULL;
905   if (!WaterList.empty()) {
906     for (std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP = prior(WaterList.end()),
907         B = WaterList.begin();; --IP) {
908       MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
909       if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U)) {
910         if (isThumb &&
911             (BBOffsets[WaterBB->getNumber()] +
912              BBSizes[WaterBB->getNumber()])%4 != 0) {
913           // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
914           // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
915           if (!WaterBBThatWouldPad) {
916             WaterBBThatWouldPad = WaterBB;
917             IPThatWouldPad = IP;
918           }
919         } else {
920           *NewMBB = AcceptWater(WaterBB, IP);
921           return true;
922         }
923     }
924       if (IP == B)
925         break;
926     }
927   }
928   if (isThumb && WaterBBThatWouldPad) {
929     *NewMBB = AcceptWater(WaterBBThatWouldPad, IPThatWouldPad);
930     return true;
931   }
932   return false;
933 }
934
935 /// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for
936 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
937 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
938 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
939 /// unconditional branch around it.  In either case *NewMBB is set to a
940 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
941 /// is not adjusted).
942
943 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
944                         unsigned UserOffset, MachineBasicBlock** NewMBB) {
945   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
946   MachineInstr *UserMI = U.MI;
947   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
948   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
949   unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] +
950                                BBSizes[UserMBB->getNumber()];
951   assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
952
953   // If the use is at the end of the block, or the end of the block
954   // is within range, make new water there.  (The addition below is
955   // for the unconditional branch we will be adding:  4 bytes on ARM,
956   // 2 on Thumb.  Possible Thumb alignment padding is allowed for
957   // inside OffsetIsInRange.
958   // If the block ends in an unconditional branch already, it is water,
959   // and is known to be out of range, so we'll always be adding a branch.)
960   if (&UserMBB->back() == UserMI ||
961       OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb ? 2: 4),
962            U.MaxDisp, !isThumb)) {
963     DOUT << "Split at end of block\n";
964     if (&UserMBB->back() == UserMI)
965       assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
966     *NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
967     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
968     // Record it for branch lengthening; this new branch will not get out of
969     // range, but if the preceding conditional branch is out of range, the
970     // targets will be exchanged, and the altered branch may be out of
971     // range, so the machinery has to know about it.
972     int UncondBr = isThumb ? ((isThumb2) ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
973     BuildMI(UserMBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
974             TII->get(UncondBr)).addMBB(*NewMBB);
975     unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
976     ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
977                           MaxDisp, false, UncondBr));
978     int delta = isThumb ? 2 : 4;
979     BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
980     AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
981   } else {
982     // What a big block.  Find a place within the block to split it.
983     // This is a little tricky on Thumb since instructions are 2 bytes
984     // and constant pool entries are 4 bytes: if instruction I references
985     // island CPE, and instruction I+1 references CPE', it will
986     // not work well to put CPE as far forward as possible, since then
987     // CPE' cannot immediately follow it (that location is 2 bytes
988     // farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd need to create
989     // a new island.  So, we make a first guess, then walk through the
990     // instructions between the one currently being looked at and the
991     // possible insertion point, and make sure any other instructions
992     // that reference CPEs will be able to use the same island area;
993     // if not, we back up the insertion point.
994
995     // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be
996     // inserting (allows for long branch on Thumb).  Alignment of the
997     // island is handled inside OffsetIsInRange.
998     unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.MaxDisp -4;
999     // This could point off the end of the block if we've already got
1000     // constant pool entries following this block; only the last one is
1001     // in the water list.  Back past any possible branches (allow for a
1002     // conditional and a maximally long unconditional).
1003     if (BaseInsertOffset >= BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1])
1004       BaseInsertOffset = BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1] -
1005                               (isThumb ? 6 : 8);
1006     unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
1007            CPEMI->getOperand(2).getImm();
1008     MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
1009     ++MI;
1010     unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
1011     for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
1012          Offset < BaseInsertOffset;
1013          Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
1014             MI = next(MI)) {
1015       if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
1016         if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset,
1017               CPUsers[CPUIndex].MaxDisp, !isThumb)) {
1018           BaseInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
1019           EndInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
1020         }
1021         // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs
1022         // being reused within the block, but it doesn't matter much.
1023         EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
1024         CPUIndex++;
1025       }
1026     }
1027     DOUT << "Split in middle of big block\n";
1028     *NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
1029   }
1030 }
1031
1032 /// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
1033 /// is out-of-range.  If so, pick up the constant pool value and move it some
1034 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
1035 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
1036 bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn,
1037                                                 unsigned CPUserIndex) {
1038   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1039   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1040   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1041   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1042   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1043   MachineBasicBlock *NewMBB;
1044   // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
1045   // hardware keeps in the PC (2 insns ahead of the reference).
1046   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
1047
1048   // Special case: tLEApcrel are two instructions MI's. The actual user is the
1049   // second instruction.
1050   if (UserMI->getOpcode() == ARM::tLEApcrel)
1051     UserOffset += 2;
1052
1053   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1054   // in range.
1055   int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
1056   if (result==1) return false;
1057   else if (result==2) return true;
1058
1059   // No existing clone of this CPE is within range.
1060   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1061   unsigned ID = AFI->createConstPoolEntryUId();
1062
1063   // Look for water where we can place this CPE.  We look for the farthest one
1064   // away that will work.  Forward references only for now (although later
1065   // we might find some that are backwards).
1066
1067   if (!LookForWater(U, UserOffset, &NewMBB)) {
1068     // No water found.
1069     DOUT << "No water found\n";
1070     CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, &NewMBB);
1071   }
1072
1073   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1074   MachineBasicBlock *NewIsland = Fn.CreateMachineBasicBlock();
1075   Fn.insert(NewMBB, NewIsland);
1076
1077   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1078   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1079
1080   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1081   DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
1082
1083   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1084   // add it to the island.
1085   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc::getUnknownLoc(),
1086                     TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
1087                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
1088   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1089   NumCPEs++;
1090
1091   BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
1092   // Compensate for .align 2 in thumb mode.
1093   if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0)
1094     Size += 2;
1095   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1096   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
1097   AdjustBBOffsetsAfter(NewIsland, Size);
1098
1099   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1100   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1101     if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
1102       UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
1103       break;
1104     }
1105
1106   DOUT << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t" << *UserMI;
1107
1108   return true;
1109 }
1110
1111 /// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1112 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1113 void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1114   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1115   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1116   CPEMI->eraseFromParent();
1117   BBSizes[CPEBB->getNumber()] -= Size;
1118   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1119   if (CPEBB->empty()) {
1120     // In thumb mode, the size of island may be  padded by two to compensate for
1121     // the alignment requirement.  Then it will now be 2 when the block is
1122     // empty, so fix this.
1123     // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1124     if (BBSizes[CPEBB->getNumber()] != 0) {
1125       Size += BBSizes[CPEBB->getNumber()];
1126       BBSizes[CPEBB->getNumber()] = 0;
1127     }
1128   }
1129   AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB, -Size);
1130   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1131   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1132   // shouldn't happen currently.
1133   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1134   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1135 }
1136
1137 /// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1138 /// are zero.
1139 bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
1140   unsigned MadeChange = false;
1141   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1142       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1143       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1144         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1145           RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1146           CPEs[j].CPEMI = NULL;
1147           MadeChange = true;
1148         }
1149       }
1150   }
1151   return MadeChange;
1152 }
1153
1154 /// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1155 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1156 bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1157                                      unsigned MaxDisp) {
1158   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1159   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
1160   unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
1161
1162   DOUT << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1163        << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1164        << " max delta=" << MaxDisp
1165        << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1166        << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI;
1167
1168   if (BrOffset <= DestOffset) {
1169     // Branch before the Dest.
1170     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1171       return true;
1172   } else {
1173     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1174       return true;
1175   }
1176   return false;
1177 }
1178
1179 /// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1180 /// away to fit in its displacement field.
1181 bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1182   MachineInstr *MI = Br.MI;
1183   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1184
1185   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1186   if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1187     return false;
1188
1189   if (!Br.isCond)
1190     return FixUpUnconditionalBr(Fn, Br);
1191   return FixUpConditionalBr(Fn, Br);
1192 }
1193
1194 /// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1195 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1196 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1197 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to a branch.
1198 bool
1199 ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1200   MachineInstr *MI = Br.MI;
1201   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1202   assert(isThumb && !isThumb2 && "Expected a Thumb-1 function!");
1203
1204   // Use BL to implement far jump.
1205   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1206   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
1207   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
1208   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
1209   HasFarJump = true;
1210   NumUBrFixed++;
1211
1212   DOUT << "  Changed B to long jump " << *MI;
1213
1214   return true;
1215 }
1216
1217 /// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1218 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1219 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1220 bool
1221 ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1222   MachineInstr *MI = Br.MI;
1223   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1224
1225   // Add an unconditional branch to the destination and invert the branch
1226   // condition to jump over it:
1227   // blt L1
1228   // =>
1229   // bge L2
1230   // b   L1
1231   // L2:
1232   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
1233   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1234   unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
1235
1236   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1237   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1238   // split the MBB before the next instruction.
1239   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1240   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1241   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1242
1243   NumCBrFixed++;
1244   if (BMI != MI) {
1245     if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
1246         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1247       // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
1248       // condition and swap destinations:
1249       // beq L1
1250       // b   L2
1251       // =>
1252       // bne L2
1253       // b   L1
1254       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
1255       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1256         DOUT << "  Invert Bcc condition and swap its destination with " << *BMI;
1257         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
1258         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
1259         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1260         return true;
1261       }
1262     }
1263   }
1264
1265   if (NeedSplit) {
1266     SplitBlockBeforeInstr(MI);
1267     // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
1268     // branch to the destination.
1269     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1270     BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
1271     MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1272     AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
1273     MBB->back().eraseFromParent();
1274     // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
1275   }
1276   MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1277
1278   DOUT << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1279        << " also invert condition and change dest. to BB#"
1280        << NextBB->getNumber() << "\n";
1281
1282   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1283   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1284   BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
1285           TII->get(MI->getOpcode()))
1286     .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
1287   Br.MI = &MBB->back();
1288   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1289   BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1290   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1291   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1292   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1293
1294   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1295   BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1296   MI->eraseFromParent();
1297
1298   // The net size change is an addition of one unconditional branch.
1299   int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1300   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
1301   return true;
1302 }
1303
1304 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1305 /// LR / restores LR to pc.
1306 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
1307   bool MadeChange = false;
1308   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1309     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1310     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1311         MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC &&
1312         MI->getNumExplicitOperands() == 1) {
1313       BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET));
1314       MI->eraseFromParent();
1315       MadeChange = true;
1316     }
1317   }
1318   return MadeChange;
1319 }