5d1384763bdcb8384bd78b8dd54504291ed05de4
[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     /// NextUID - Assign unique ID's to CPE's.
51     unsigned NextUID;
52
53     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
54     /// by MBB Number.  The two-byte pads required for Thumb alignment are
55     /// counted as part of the following block (i.e., the offset and size for
56     /// a padded block will both be ==2 mod 4).
57     std::vector<unsigned> BBSizes;
58     
59     /// BBOffsets - the offset of each MBB in bytes, starting from 0.
60     /// The two-byte pads required for Thumb alignment are counted as part of
61     /// the following block.
62     std::vector<unsigned> BBOffsets;
63
64     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
65     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
66     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
67     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
68
69     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
70     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
71     /// allowed from the instruction to the CP.
72     struct CPUser {
73       MachineInstr *MI;
74       MachineInstr *CPEMI;
75       unsigned MaxDisp;
76       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp)
77         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp) {}
78     };
79     
80     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
81     /// constant pools and their max displacement.
82     std::vector<CPUser> CPUsers;
83     
84     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
85     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
86     /// reference this entry.
87     struct CPEntry {
88       MachineInstr *CPEMI;
89       unsigned CPI;
90       unsigned RefCount;
91       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
92         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
93     };
94
95     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
96     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
97     /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
98     /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
99     /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
100     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
101     
102     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
103     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
104     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
105     /// opcode.
106     struct ImmBranch {
107       MachineInstr *MI;
108       unsigned MaxDisp : 31;
109       bool isCond : 1;
110       int UncondBr;
111       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
112         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
113     };
114
115     /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
116     ///
117     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
118
119     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
120     ///
121     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
122
123     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
124     /// the branch fix up pass.
125     bool HasFarJump;
126
127     const TargetInstrInfo *TII;
128     ARMFunctionInfo *AFI;
129     bool isThumb;
130   public:
131     static char ID;
132     ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(&ID) {}
133
134     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
135
136     virtual const char *getPassName() const {
137       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
138     }
139     
140   private:
141     void DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
142                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
143     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
144     void InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
145                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
146     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
147     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
148     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
149     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
150     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
151     bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset, 
152                       MachineBasicBlock** NewMBB);
153     MachineBasicBlock* AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB, 
154                         std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP);
155     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
156                       MachineBasicBlock** NewMBB);
157     bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, unsigned CPUserIndex);
158     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
159     bool RemoveUnusedCPEntries();
160     bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset, 
161                       MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp,
162                       bool DoDump);
163     bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
164                         CPUser &U);
165     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
166                         unsigned Disp, bool NegativeOK);
167     bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
168     bool FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
169     bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
170     bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br);
171     bool UndoLRSpillRestore();
172
173     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
174     void dumpBBs();
175     void verify(MachineFunction &Fn);
176   };
177   char ARMConstantIslands::ID = 0;
178 }
179
180 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
181 void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &Fn) {
182   assert(BBOffsets.size() == BBSizes.size());
183   for (unsigned i = 1, e = BBOffsets.size(); i != e; ++i)
184     assert(BBOffsets[i-1]+BBSizes[i-1] == BBOffsets[i]);
185   if (isThumb) {
186     for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
187          MBBI != E; ++MBBI) {
188       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
189       if (!MBB->empty() &&
190           MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
191         assert((BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 == 0 &&
192                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 == 0) ||
193                (BBOffsets[MBB->getNumber()]%4 != 0 &&
194                 BBSizes[MBB->getNumber()]%4 != 0));
195     }
196   }
197 }
198
199 /// print block size and offset information - debugging
200 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
201   for (unsigned J = 0, E = BBOffsets.size(); J !=E; ++J) {
202     DOUT << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J] << 
203                             " size " << BBSizes[J] << "\n";
204   }
205 }
206
207 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
208 /// island pass.
209 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
210   return new ARMConstantIslands();
211 }
212
213 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
214   MachineConstantPool &MCP = *Fn.getConstantPool();
215   
216   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
217   AFI = Fn.getInfo<ARMFunctionInfo>();
218   isThumb = AFI->isThumbFunction();
219
220   HasFarJump = false;
221
222   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
223   // the numbers agree with the position of the block in the function.
224   Fn.RenumberBlocks();
225
226   /// Thumb functions containing constant pools get 2-byte alignment.  This is so
227   /// we can keep exact track of where the alignment padding goes.  Set default.
228   AFI->setAlign(isThumb ? 1U : 2U);
229
230   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
231   // we put them all at the end of the function.
232   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
233   if (!MCP.isEmpty()) {
234     DoInitialPlacement(Fn, CPEMIs);
235     if (isThumb)
236       AFI->setAlign(2U);
237   }
238   
239   /// The next UID to take is the first unused one.
240   NextUID = CPEMIs.size();
241   
242   // Do the initial scan of the function, building up information about the
243   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
244   // constant pool users.
245   InitialFunctionScan(Fn, CPEMIs);
246   CPEMIs.clear();
247   
248   /// Remove dead constant pool entries.
249   RemoveUnusedCPEntries();
250
251   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
252   // is no change.
253   bool MadeChange = false;
254   while (true) {
255     bool Change = false;
256     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
257       Change |= HandleConstantPoolUser(Fn, i);
258     DEBUG(dumpBBs());
259     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
260       Change |= FixUpImmediateBr(Fn, ImmBranches[i]);
261     DEBUG(dumpBBs());
262     if (!Change)
263       break;
264     MadeChange = true;
265   }
266
267   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
268   verify(Fn);
269
270   // If LR has been forced spilled and no far jumps (i.e. BL) has been issued.
271   // Undo the spill / restore of LR if possible.
272   if (!HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump() && isThumb)
273     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
274
275   BBSizes.clear();
276   BBOffsets.clear();
277   WaterList.clear();
278   CPUsers.clear();
279   CPEntries.clear();
280   ImmBranches.clear();
281   PushPopMIs.clear();
282
283   return MadeChange;
284 }
285
286 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
287 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
288 void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &Fn,
289                                         std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs){
290   // Create the basic block to hold the CPE's.
291   MachineBasicBlock *BB = Fn.CreateMachineBasicBlock();
292   Fn.push_back(BB);
293   
294   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
295   // identity mapping of CPI's to CPE's.
296   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs =
297     Fn.getConstantPool()->getConstants();
298   
299   const TargetData &TD = *Fn.getTarget().getTargetData();
300   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
301     unsigned Size = TD.getABITypeSize(CPs[i].getType());
302     // Verify that all constant pool entries are a multiple of 4 bytes.  If not,
303     // we would have to pad them out or something so that instructions stay
304     // aligned.
305     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
306     MachineInstr *CPEMI =
307       BuildMI(BB, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
308                            .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
309     CPEMIs.push_back(CPEMI);
310
311     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
312     std::vector<CPEntry> CPEs;
313     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
314     CPEntries.push_back(CPEs);
315     NumCPEs++;
316     DOUT << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i << "\n";
317   }
318 }
319
320 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
321 /// into the block immediately after it.
322 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
323   // Get the next machine basic block in the function.
324   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
325   if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
326     return false;
327   
328   MachineBasicBlock *NextBB = next(MBBI);
329   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
330        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
331     if (*I == NextBB)
332       return true;
333   
334   return false;
335 }
336
337 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
338 /// look up the corresponding CPEntry.
339 ARMConstantIslands::CPEntry
340 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
341                                         const MachineInstr *CPEMI) {
342   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
343   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
344   // linear search.
345   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
346     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
347       return &CPEs[i];
348   }
349   return NULL;
350 }
351
352 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
353 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
354 /// and finding all of the constant pool users.
355 void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &Fn,
356                                  const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
357   unsigned Offset = 0;
358   for (MachineFunction::iterator MBBI = Fn.begin(), E = Fn.end();
359        MBBI != E; ++MBBI) {
360     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
361     
362     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
363     // 'water' that a constant pool island could be placed.
364     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
365       WaterList.push_back(&MBB);
366     
367     unsigned MBBSize = 0;
368     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
369          I != E; ++I) {
370       // Add instruction size to MBBSize.
371       MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
372
373       int Opc = I->getOpcode();
374       if (I->getDesc().isBranch()) {
375         bool isCond = false;
376         unsigned Bits = 0;
377         unsigned Scale = 1;
378         int UOpc = Opc;
379         switch (Opc) {
380         case ARM::tBR_JTr:
381           // A Thumb table jump may involve padding; for the offsets to
382           // be right, functions containing these must be 4-byte aligned.
383           AFI->setAlign(2U);
384           if ((Offset+MBBSize)%4 != 0)
385             MBBSize += 2;           // padding
386           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
387         default:
388           continue;  // Ignore other JT branches
389         case ARM::Bcc:
390           isCond = true;
391           UOpc = ARM::B;
392           // Fallthrough
393         case ARM::B:
394           Bits = 24;
395           Scale = 4;
396           break;
397         case ARM::tBcc:
398           isCond = true;
399           UOpc = ARM::tB;
400           Bits = 8;
401           Scale = 2;
402           break;
403         case ARM::tB:
404           Bits = 11;
405           Scale = 2;
406           break;
407         }
408
409         // Record this immediate branch.
410         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
411         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
412       }
413
414       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
415         PushPopMIs.push_back(I);
416
417       // Scan the instructions for constant pool operands.
418       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
419         if (I->getOperand(op).isCPI()) {
420           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
421           // from the PC that this instruction permits.
422           
423           // Basic size info comes from the TSFlags field.
424           unsigned Bits = 0;
425           unsigned Scale = 1;
426           unsigned TSFlags = I->getDesc().TSFlags;
427           switch (TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
428           default: 
429             // Constant pool entries can reach anything.
430             if (I->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
431               continue;
432             if (I->getOpcode() == ARM::tLEApcrel) {
433               Bits = 8;  // Taking the address of a CP entry.
434               break;
435             }
436             assert(0 && "Unknown addressing mode for CP reference!");
437           case ARMII::AddrMode1: // AM1: 8 bits << 2
438             Bits = 8;
439             Scale = 4;  // Taking the address of a CP entry.
440             break;
441           case ARMII::AddrMode2:
442             Bits = 12;  // +-offset_12
443             break;
444           case ARMII::AddrMode3:
445             Bits = 8;   // +-offset_8
446             break;
447             // addrmode4 has no immediate offset.
448           case ARMII::AddrMode5:
449             Bits = 8;
450             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
451             break;
452           case ARMII::AddrModeT1:
453             Bits = 5;  // +offset_5
454             break;
455           case ARMII::AddrModeT2:
456             Bits = 5;
457             Scale = 2;  // +(offset_5*2)
458             break;
459           case ARMII::AddrModeT4:
460             Bits = 5;
461             Scale = 4;  // +(offset_5*4)
462             break;
463           case ARMII::AddrModeTs:
464             Bits = 8;
465             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
466             break;
467           }
468
469           // Remember that this is a user of a CP entry.
470           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
471           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
472           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;          
473           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs));
474
475           // Increment corresponding CPEntry reference count.
476           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
477           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
478           CPE->RefCount++;
479           
480           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
481           // rest of the operands.
482           break;
483         }
484     }
485
486     // In thumb mode, if this block is a constpool island, we may need padding
487     // so it's aligned on 4 byte boundary.
488     if (isThumb &&
489         !MBB.empty() &&
490         MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
491         (Offset%4) != 0)
492       MBBSize += 2;
493
494     BBSizes.push_back(MBBSize);
495     BBOffsets.push_back(Offset);
496     Offset += MBBSize;
497   }
498 }
499
500 /// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
501 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
502 /// around inside the function.
503 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
504   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
505   
506   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
507   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
508   // it is in.
509   unsigned Offset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
510
511   // If we're looking for a CONSTPOOL_ENTRY in Thumb, see if this block has
512   // alignment padding, and compensate if so.
513   if (isThumb && 
514       MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY && 
515       Offset%4 != 0)
516     Offset += 2;
517
518   // Sum instructions before MI in MBB.
519   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
520     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
521     if (&*I == MI) return Offset;
522     Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
523   }
524 }
525
526 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
527 /// ID.
528 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
529                               const MachineBasicBlock *RHS) {
530   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
531 }
532
533 /// UpdateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
534 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
535 /// and update the arrays that parallel this numbering.
536 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
537   // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
538   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
539   
540   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
541   // renumbered) block numbers.
542   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
543
544   // Likewise for BBOffsets.
545   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
546   
547   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having 
548   // available water after it.
549   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
550     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
551                      CompareMBBNumbers);
552   WaterList.insert(IP, NewBB);
553 }
554
555
556 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
557 /// an unconditional branch.  Update datastructures and renumber blocks to
558 /// account for this change and returns the newly created block.
559 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
560   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
561   MachineFunction &MF = *OrigBB->getParent();
562
563   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
564   MachineBasicBlock *NewBB = MF.CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
565   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
566   MF.insert(MBBI, NewBB);
567   
568   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
569   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
570   
571   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
572   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
573   BuildMI(OrigBB, TII->get(isThumb ? ARM::tB : ARM::B)).addMBB(NewBB);
574   NumSplit++;
575   
576   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
577   while (!OrigBB->succ_empty()) {
578     MachineBasicBlock *Succ = *OrigBB->succ_begin();
579     OrigBB->removeSuccessor(Succ);
580     NewBB->addSuccessor(Succ);
581     
582     // This pass should be run after register allocation, so there should be no
583     // PHI nodes to update.
584     assert((Succ->empty() || Succ->begin()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
585            && "PHI nodes should be eliminated by now!");
586   }
587   
588   // OrigBB branches to NewBB.
589   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
590   
591   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
592   // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
593   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
594   MF.RenumberBlocks(NewBB);
595   
596   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
597   // renumbered) block numbers.
598   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
599   
600   // Likewise for BBOffsets.
601   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
602
603   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having 
604   // available water after it (but not if it's already there, which happens
605   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
606   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
607   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP =
608     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
609                      CompareMBBNumbers);
610   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
611   if (WaterBB == OrigBB)
612     WaterList.insert(next(IP), NewBB);
613   else
614     WaterList.insert(IP, OrigBB);
615
616   // Figure out how large the first NewMBB is.  (It cannot
617   // contain a constpool_entry or tablejump.)
618   unsigned NewBBSize = 0;
619   for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
620        I != E; ++I)
621     NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
622   
623   unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
624   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
625   // Set the size of NewBB in BBSizes.
626   BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
627   
628   // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
629   // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
630   unsigned delta = isThumb ? 2 : 4;
631   BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
632
633   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
634   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
635
636   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
637   AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
638
639   return NewBB;
640 }
641
642 /// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
643 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a 
644 /// constant pool entry).
645 bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, 
646                       unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp, bool NegativeOK) {
647   // On Thumb offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for 
648   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.  
649   // Effectively, the valid range of displacements is 2 bytes smaller for such
650   // references.
651   if (isThumb && UserOffset%4 !=0)
652     UserOffset -= 2;
653   // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
654   if (isThumb && TrialOffset%4 != 0)
655     TrialOffset += 2;
656
657   if (UserOffset <= TrialOffset) {
658     // User before the Trial.
659     if (TrialOffset-UserOffset <= MaxDisp)
660       return true;
661   } else if (NegativeOK) {
662     if (UserOffset-TrialOffset <= MaxDisp)
663       return true;
664   }
665   return false;
666 }
667
668 /// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
669 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
670
671 bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
672                          MachineBasicBlock* Water, CPUser &U)
673 {
674   unsigned MaxDisp = U.MaxDisp;
675   MachineFunction::iterator I = next(MachineFunction::iterator(Water));
676   unsigned CPEOffset = BBOffsets[Water->getNumber()] + 
677                        BBSizes[Water->getNumber()];
678
679   // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
680   // the offset of the instruction.  (Currently applies only to ARM, so
681   // no alignment compensation attempted here.)
682   if (CPEOffset < UserOffset)
683     UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
684
685   return OffsetIsInRange (UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
686 }
687
688 /// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
689 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
690 bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
691                                       MachineInstr *CPEMI,
692                                       unsigned MaxDisp, bool DoDump) {
693   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
694   assert(CPEOffset%4 == 0 && "Misaligned CPE");
695
696   if (DoDump) {
697     DOUT << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
698          << " max delta=" << MaxDisp
699          << " insn address=" << UserOffset
700          << " CPE address=" << CPEOffset
701          << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI;
702   }
703
704   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, !isThumb);
705 }
706
707 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
708 /// unconditionally branches to its only successor.
709 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
710   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
711     return false;
712
713   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
714   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
715   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
716   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB)
717     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
718   return false;
719 }
720
721 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, 
722                                               int delta) {
723   MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
724   for(unsigned i=BB->getNumber()+1; i<BB->getParent()->getNumBlockIDs(); i++) {
725     BBOffsets[i] += delta;
726     // If some existing blocks have padding, adjust the padding as needed, a
727     // bit tricky.  delta can be negative so don't use % on that.
728     if (isThumb) {
729       MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
730       if (!MBB->empty()) {
731         // Constant pool entries require padding.
732         if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
733           unsigned oldOffset = BBOffsets[i] - delta;
734           if (oldOffset%4==0 && BBOffsets[i]%4!=0) {
735             // add new padding
736             BBSizes[i] += 2;
737             delta += 2;
738           } else if (oldOffset%4!=0 && BBOffsets[i]%4==0) {
739             // remove existing padding
740             BBSizes[i] -=2;
741             delta -= 2;
742           }
743         }
744         // Thumb jump tables require padding.  They should be at the end;
745         // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
746         MachineInstr *ThumbJTMI = NULL;
747         if (prior(MBB->end())->getOpcode() == ARM::tBR_JTr)
748           ThumbJTMI = prior(MBB->end());
749         if (ThumbJTMI) {
750           unsigned newMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
751           unsigned oldMIOffset = newMIOffset - delta;
752           if (oldMIOffset%4 == 0 && newMIOffset%4 != 0) {
753             // remove existing padding
754             BBSizes[i] -= 2;
755             delta -= 2;
756           } else if (oldMIOffset%4 != 0 && newMIOffset%4 == 0) {
757             // add new padding
758             BBSizes[i] += 2;
759             delta += 2;
760           }
761         }
762         if (delta==0)
763           return;
764       }
765       MBBI = next(MBBI);
766     }
767   }
768 }
769
770 /// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
771 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
772 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed 
773 /// the entry, false if we didn't.
774
775 bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
776   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
777   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
778   assert(CPE && "Unexpected!");
779   if (--CPE->RefCount == 0) {
780     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
781     CPE->CPEMI = NULL;
782     NumCPEs--;
783     return true;
784   }
785   return false;
786 }
787
788 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
789 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
790 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
791 /// 0 = no existing entry found
792 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
793 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
794 int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
795 {
796   MachineInstr *UserMI = U.MI;
797   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
798
799   // Check to see if the CPE is already in-range.
800   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, true)) {
801     DOUT << "In range\n";
802     return 1;
803   }
804
805   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
806   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
807   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
808   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
809     // We already tried this one
810     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
811       continue;
812     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
813     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
814       continue;
815     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, false)) {
816       DOUT << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#" << CPEs[i].CPI << "\n";
817       // Point the CPUser node to the replacement
818       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
819       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
820       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
821         if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
822           UserMI->getOperand(j).setIndex(CPEs[i].CPI);
823           break;
824         }
825       // Adjust the refcount of the clone...
826       CPEs[i].RefCount++;
827       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
828       // addresses changed, so we don't need another pass.
829       return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
830     }
831   }
832   return 0;
833 }
834
835 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
836 /// the specific unconditional branch instruction.
837 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
838   return (Opc == ARM::tB) ? ((1<<10)-1)*2 : ((1<<23)-1)*4;
839 }
840
841 /// AcceptWater - Small amount of common code factored out of the following.
842
843 MachineBasicBlock* ARMConstantIslands::AcceptWater(MachineBasicBlock *WaterBB, 
844                           std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP) {
845   DOUT << "found water in range\n";
846   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent
847   // insertions in this vicinity to go after the one we're
848   // about to insert.  This considerably reduces the number
849   // of times we have to move the same CPE more than once.
850   WaterList.erase(IP);
851   // CPE goes before following block (NewMBB).
852   return next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
853 }
854
855 /// LookForWater - look for an existing entry in the WaterList in which
856 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
857 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, *NewMBB
858 /// is set to the WaterList entry.
859 /// For ARM, we prefer the water that's farthest away.  For Thumb, prefer
860 /// water that will not introduce padding to water that will; within each
861 /// group, prefer the water that's farthest away.
862
863 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
864                                       MachineBasicBlock** NewMBB) {
865   std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IPThatWouldPad;
866   MachineBasicBlock* WaterBBThatWouldPad = NULL;
867   if (!WaterList.empty()) {
868     for (std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator IP = prior(WaterList.end()),
869         B = WaterList.begin();; --IP) {
870       MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
871       if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U)) {
872         if (isThumb &&
873             (BBOffsets[WaterBB->getNumber()] + 
874              BBSizes[WaterBB->getNumber()])%4 != 0) {
875           // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
876           // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
877           if (!WaterBBThatWouldPad) {
878             WaterBBThatWouldPad = WaterBB;
879             IPThatWouldPad = IP;
880           }
881         } else {
882           *NewMBB = AcceptWater(WaterBB, IP);
883           return true;
884         }
885     }
886       if (IP == B)
887         break;
888     }
889   }
890   if (isThumb && WaterBBThatWouldPad) {
891     *NewMBB = AcceptWater(WaterBBThatWouldPad, IPThatWouldPad);
892     return true;
893   }
894   return false;
895 }
896
897 /// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for 
898 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
899 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
900 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
901 /// unconditional branch around it.  In either case *NewMBB is set to a
902 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
903 /// is not adjusted).
904
905 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, 
906                         unsigned UserOffset, MachineBasicBlock** NewMBB) {
907   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
908   MachineInstr *UserMI = U.MI;
909   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
910   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
911   unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] + 
912                                BBSizes[UserMBB->getNumber()];
913   assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
914
915   // If the use is at the end of the block, or the end of the block
916   // is within range, make new water there.  (The addition below is
917   // for the unconditional branch we will be adding:  4 bytes on ARM,
918   // 2 on Thumb.  Possible Thumb alignment padding is allowed for
919   // inside OffsetIsInRange.
920   // If the block ends in an unconditional branch already, it is water, 
921   // and is known to be out of range, so we'll always be adding a branch.)
922   if (&UserMBB->back() == UserMI ||
923       OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb ? 2: 4),
924            U.MaxDisp, !isThumb)) {
925     DOUT << "Split at end of block\n";
926     if (&UserMBB->back() == UserMI)
927       assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
928     *NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
929     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
930     // Record it for branch lengthening; this new branch will not get out of
931     // range, but if the preceding conditional branch is out of range, the
932     // targets will be exchanged, and the altered branch may be out of
933     // range, so the machinery has to know about it.
934     int UncondBr = isThumb ? ARM::tB : ARM::B;
935     BuildMI(UserMBB, TII->get(UncondBr)).addMBB(*NewMBB);
936     unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
937     ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(), 
938                           MaxDisp, false, UncondBr));
939     int delta = isThumb ? 2 : 4;
940     BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
941     AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
942   } else {
943     // What a big block.  Find a place within the block to split it.
944     // This is a little tricky on Thumb since instructions are 2 bytes
945     // and constant pool entries are 4 bytes: if instruction I references
946     // island CPE, and instruction I+1 references CPE', it will
947     // not work well to put CPE as far forward as possible, since then
948     // CPE' cannot immediately follow it (that location is 2 bytes
949     // farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd need to create
950     // a new island.  So, we make a first guess, then walk through the
951     // instructions between the one currently being looked at and the
952     // possible insertion point, and make sure any other instructions
953     // that reference CPEs will be able to use the same island area;
954     // if not, we back up the insertion point.
955
956     // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be
957     // inserting (allows for long branch on Thumb).  Alignment of the
958     // island is handled inside OffsetIsInRange.
959     unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.MaxDisp -4;
960     // This could point off the end of the block if we've already got
961     // constant pool entries following this block; only the last one is
962     // in the water list.  Back past any possible branches (allow for a
963     // conditional and a maximally long unconditional).
964     if (BaseInsertOffset >= BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1])
965       BaseInsertOffset = BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1] - 
966                               (isThumb ? 6 : 8);
967     unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
968            CPEMI->getOperand(2).getImm();
969     MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
970     ++MI;
971     unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
972     for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
973          Offset < BaseInsertOffset;
974          Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
975             MI = next(MI)) {
976       if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
977         if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset, 
978               CPUsers[CPUIndex].MaxDisp, !isThumb)) {
979           BaseInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
980           EndInsertOffset -= (isThumb ? 2 : 4);
981         }
982         // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs
983         // being reused within the block, but it doesn't matter much.
984         EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
985         CPUIndex++;
986       }
987     }
988     DOUT << "Split in middle of big block\n";
989     *NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
990   }
991 }
992
993 /// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
994 /// is out-of-range.  If so, pick it up the constant pool value and move it some
995 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
996 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
997 bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &Fn, 
998                                                 unsigned CPUserIndex){
999   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1000   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1001   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1002   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1003   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1004   MachineBasicBlock *NewMBB;
1005   // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
1006   //  hardware keeps in the PC (2 insns ahead of the reference).
1007   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
1008
1009   // Special case: tLEApcrel are two instructions MI's. The actual user is the
1010   // second instruction.
1011   if (UserMI->getOpcode() == ARM::tLEApcrel)
1012     UserOffset += 2;
1013  
1014   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1015   // in range.
1016   int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
1017   if (result==1) return false;
1018   else if (result==2) return true;
1019
1020   // No existing clone of this CPE is within range.
1021   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1022   unsigned ID  = NextUID++;
1023
1024   // Look for water where we can place this CPE.  We look for the farthest one
1025   // away that will work.  Forward references only for now (although later
1026   // we might find some that are backwards).
1027
1028   if (!LookForWater(U, UserOffset, &NewMBB)) {
1029     // No water found.
1030     DOUT << "No water found\n";
1031     CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, &NewMBB);
1032   }
1033
1034   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1035   MachineBasicBlock *NewIsland = Fn.CreateMachineBasicBlock();
1036   Fn.insert(NewMBB, NewIsland);
1037
1038   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1039   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1040
1041   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1042   DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
1043
1044   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1045   // add it to the island.
1046   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
1047                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
1048   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1049   NumCPEs++;
1050
1051   BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
1052   // Compensate for .align 2 in thumb mode.
1053   if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0) 
1054     Size += 2;
1055   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1056   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
1057   AdjustBBOffsetsAfter(NewIsland, Size);
1058   
1059   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1060   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1061     if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
1062       UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
1063       break;
1064     }
1065       
1066   DOUT << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI << "\t" << *UserMI;
1067       
1068   return true;
1069 }
1070
1071 /// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1072 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1073 void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1074   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1075   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1076   CPEMI->eraseFromParent();
1077   BBSizes[CPEBB->getNumber()] -= Size;
1078   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1079   if (CPEBB->empty()) {
1080     // In thumb mode, the size of island may be  padded by two to compensate for
1081     // the alignment requirement.  Then it will now be 2 when the block is
1082     // empty, so fix this.
1083     // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1084     if (BBSizes[CPEBB->getNumber()] != 0) {
1085       Size += BBSizes[CPEBB->getNumber()];
1086       BBSizes[CPEBB->getNumber()] = 0;
1087     }
1088   }
1089   AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB, -Size);
1090   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1091   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1092   // shouldn't happen currently.
1093   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1094   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1095 }
1096
1097 /// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1098 /// are zero.
1099 bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
1100   unsigned MadeChange = false;
1101   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1102       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1103       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1104         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1105           RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1106           CPEs[j].CPEMI = NULL;
1107           MadeChange = true;
1108         }
1109       }
1110   }  
1111   return MadeChange;
1112 }
1113
1114 /// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1115 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1116 bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1117                                      unsigned MaxDisp) {
1118   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1119   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
1120   unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
1121
1122   DOUT << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1123        << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1124        << " max delta=" << MaxDisp
1125        << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1126        << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI;
1127
1128   if (BrOffset <= DestOffset) {
1129     // Branch before the Dest.
1130     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1131       return true;
1132   } else {
1133     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1134       return true;
1135   }
1136   return false;
1137 }
1138
1139 /// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1140 /// away to fit in its displacement field.
1141 bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1142   MachineInstr *MI = Br.MI;
1143   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1144
1145   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1146   if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1147     return false;
1148
1149   if (!Br.isCond)
1150     return FixUpUnconditionalBr(Fn, Br);
1151   return FixUpConditionalBr(Fn, Br);
1152 }
1153
1154 /// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1155 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1156 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1157 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to to a branch.
1158 bool
1159 ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1160   MachineInstr *MI = Br.MI;
1161   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1162   assert(isThumb && "Expected a Thumb function!");
1163
1164   // Use BL to implement far jump.
1165   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1166   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
1167   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
1168   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
1169   HasFarJump = true;
1170   NumUBrFixed++;
1171
1172   DOUT << "  Changed B to long jump " << *MI;
1173
1174   return true;
1175 }
1176
1177 /// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1178 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1179 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1180 bool
1181 ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &Fn, ImmBranch &Br) {
1182   MachineInstr *MI = Br.MI;
1183   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1184
1185   // Add a unconditional branch to the destination and invert the branch
1186   // condition to jump over it:
1187   // blt L1
1188   // =>
1189   // bge L2
1190   // b   L1
1191   // L2:
1192   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
1193   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1194   unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
1195
1196   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1197   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1198   // split the MBB before the next instruction.
1199   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1200   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1201   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1202
1203   NumCBrFixed++;
1204   if (BMI != MI) {
1205     if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
1206         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1207       // Last MI in the BB is a unconditional branch. Can we simply invert the
1208       // condition and swap destinations:
1209       // beq L1
1210       // b   L2
1211       // =>
1212       // bne L2
1213       // b   L1
1214       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
1215       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1216         DOUT << "  Invert Bcc condition and swap its destination with " << *BMI;
1217         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
1218         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
1219         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1220         return true;
1221       }
1222     }
1223   }
1224
1225   if (NeedSplit) {
1226     SplitBlockBeforeInstr(MI);
1227     // No need for the branch to the next block. We're adding a unconditional
1228     // branch to the destination.
1229     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1230     BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
1231     MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1232     AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
1233     MBB->back().eraseFromParent();
1234     // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
1235   }
1236   MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1237  
1238   DOUT << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1239        << " also invert condition and change dest. to BB#"
1240        << NextBB->getNumber() << "\n";
1241
1242   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1243   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1244   BuildMI(MBB, TII->get(MI->getOpcode())).addMBB(NextBB)
1245     .addImm(CC).addReg(CCReg);
1246   Br.MI = &MBB->back();
1247   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1248   BuildMI(MBB, TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1249   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1250   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1251   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1252
1253   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1254   BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1255   MI->eraseFromParent();
1256
1257   // The net size change is an addition of one unconditional branch.
1258   int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1259   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
1260   return true;
1261 }
1262
1263 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1264 /// LR / restores LR to pc.
1265 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
1266   bool MadeChange = false;
1267   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1268     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1269     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1270         MI->getOperand(0).getReg() == ARM::PC &&
1271         MI->getNumExplicitOperands() == 1) {
1272       BuildMI(MI->getParent(), TII->get(ARM::tBX_RET));
1273       MI->eraseFromParent();
1274       MadeChange = true;
1275     }
1276   }
1277   return MadeChange;
1278 }