ARM: recommit r237590: allow jump tables to be placed as constant islands.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
1 //===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands ------------------===//
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 #include "ARM.h"
17 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
18 #include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
19 #include "Thumb2InstrInfo.h"
20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
32 #include "llvm/Support/Format.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
35 #include <algorithm>
36 using namespace llvm;
37
38 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
39
40 STATISTIC(NumCPEs,       "Number of constpool entries");
41 STATISTIC(NumSplit,      "Number of uncond branches inserted");
42 STATISTIC(NumCBrFixed,   "Number of cond branches fixed");
43 STATISTIC(NumUBrFixed,   "Number of uncond branches fixed");
44 STATISTIC(NumTBs,        "Number of table branches generated");
45 STATISTIC(NumT2CPShrunk, "Number of Thumb2 constantpool instructions shrunk");
46 STATISTIC(NumT2BrShrunk, "Number of Thumb2 immediate branches shrunk");
47 STATISTIC(NumCBZ,        "Number of CBZ / CBNZ formed");
48 STATISTIC(NumJTMoved,    "Number of jump table destination blocks moved");
49 STATISTIC(NumJTInserted, "Number of jump table intermediate blocks inserted");
50
51
52 static cl::opt<bool>
53 AdjustJumpTableBlocks("arm-adjust-jump-tables", cl::Hidden, cl::init(true),
54           cl::desc("Adjust basic block layout to better use TB[BH]"));
55
56 /// UnknownPadding - Return the worst case padding that could result from
57 /// unknown offset bits.  This does not include alignment padding caused by
58 /// known offset bits.
59 ///
60 /// @param LogAlign log2(alignment)
61 /// @param KnownBits Number of known low offset bits.
62 static inline unsigned UnknownPadding(unsigned LogAlign, unsigned KnownBits) {
63   if (KnownBits < LogAlign)
64     return (1u << LogAlign) - (1u << KnownBits);
65   return 0;
66 }
67
68 namespace {
69   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
70   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
71   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
72   /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
73   /// special instructions.
74   ///
75   /// The terminology used in this pass includes:
76   ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
77   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
78   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
79   ///             tracks a list of users.
80   class ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
81     /// BasicBlockInfo - Information about the offset and size of a single
82     /// basic block.
83     struct BasicBlockInfo {
84       /// Offset - Distance from the beginning of the function to the beginning
85       /// of this basic block.
86       ///
87       /// Offsets are computed assuming worst case padding before an aligned
88       /// block. This means that subtracting basic block offsets always gives a
89       /// conservative estimate of the real distance which may be smaller.
90       ///
91       /// Because worst case padding is used, the computed offset of an aligned
92       /// block may not actually be aligned.
93       unsigned Offset;
94
95       /// Size - Size of the basic block in bytes.  If the block contains
96       /// inline assembly, this is a worst case estimate.
97       ///
98       /// The size does not include any alignment padding whether from the
99       /// beginning of the block, or from an aligned jump table at the end.
100       unsigned Size;
101
102       /// KnownBits - The number of low bits in Offset that are known to be
103       /// exact.  The remaining bits of Offset are an upper bound.
104       uint8_t KnownBits;
105
106       /// Unalign - When non-zero, the block contains instructions (inline asm)
107       /// of unknown size.  The real size may be smaller than Size bytes by a
108       /// multiple of 1 << Unalign.
109       uint8_t Unalign;
110
111       /// PostAlign - When non-zero, the block terminator contains a .align
112       /// directive, so the end of the block is aligned to 1 << PostAlign
113       /// bytes.
114       uint8_t PostAlign;
115
116       BasicBlockInfo() : Offset(0), Size(0), KnownBits(0), Unalign(0),
117         PostAlign(0) {}
118
119       /// Compute the number of known offset bits internally to this block.
120       /// This number should be used to predict worst case padding when
121       /// splitting the block.
122       unsigned internalKnownBits() const {
123         unsigned Bits = Unalign ? Unalign : KnownBits;
124         // If the block size isn't a multiple of the known bits, assume the
125         // worst case padding.
126         if (Size & ((1u << Bits) - 1))
127           Bits = countTrailingZeros(Size);
128         return Bits;
129       }
130
131       /// Compute the offset immediately following this block.  If LogAlign is
132       /// specified, return the offset the successor block will get if it has
133       /// this alignment.
134       unsigned postOffset(unsigned LogAlign = 0) const {
135         unsigned PO = Offset + Size;
136         unsigned LA = std::max(unsigned(PostAlign), LogAlign);
137         if (!LA)
138           return PO;
139         // Add alignment padding from the terminator.
140         return PO + UnknownPadding(LA, internalKnownBits());
141       }
142
143       /// Compute the number of known low bits of postOffset.  If this block
144       /// contains inline asm, the number of known bits drops to the
145       /// instruction alignment.  An aligned terminator may increase the number
146       /// of know bits.
147       /// If LogAlign is given, also consider the alignment of the next block.
148       unsigned postKnownBits(unsigned LogAlign = 0) const {
149         return std::max(std::max(unsigned(PostAlign), LogAlign),
150                         internalKnownBits());
151       }
152     };
153
154     std::vector<BasicBlockInfo> BBInfo;
155
156     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
157     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
158     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
159     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
160
161     /// NewWaterList - The subset of WaterList that was created since the
162     /// previous iteration by inserting unconditional branches.
163     SmallSet<MachineBasicBlock*, 4> NewWaterList;
164
165     typedef std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator water_iterator;
166
167     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
168     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
169     /// allowed from the instruction to the CP.  The HighWaterMark records the
170     /// highest basic block where a new CPEntry can be placed.  To ensure this
171     /// pass terminates, the CP entries are initially placed at the end of the
172     /// function and then move monotonically to lower addresses.  The
173     /// exception to this rule is when the current CP entry for a particular
174     /// CPUser is out of range, but there is another CP entry for the same
175     /// constant value in range.  We want to use the existing in-range CP
176     /// entry, but if it later moves out of range, the search for new water
177     /// should resume where it left off.  The HighWaterMark is used to record
178     /// that point.
179     struct CPUser {
180       MachineInstr *MI;
181       MachineInstr *CPEMI;
182       MachineBasicBlock *HighWaterMark;
183       unsigned MaxDisp;
184       bool NegOk;
185       bool IsSoImm;
186       bool KnownAlignment;
187       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp,
188              bool neg, bool soimm)
189         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp), NegOk(neg), IsSoImm(soimm),
190           KnownAlignment(false) {
191         HighWaterMark = CPEMI->getParent();
192       }
193       /// getMaxDisp - Returns the maximum displacement supported by MI.
194       /// Correct for unknown alignment.
195       /// Conservatively subtract 2 bytes to handle weird alignment effects.
196       unsigned getMaxDisp() const {
197         return (KnownAlignment ? MaxDisp : MaxDisp - 2) - 2;
198       }
199     };
200
201     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
202     /// constant pools and their max displacement.
203     std::vector<CPUser> CPUsers;
204
205     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
206     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
207     /// reference this entry.
208     struct CPEntry {
209       MachineInstr *CPEMI;
210       unsigned CPI;
211       unsigned RefCount;
212       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
213         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
214     };
215
216     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
217     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that existed
218     /// upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.  Original
219     /// elements are cloned as we go along; the clones are put in the vector of
220     /// the original element, but have distinct CPIs.
221     ///
222     /// The first half of CPEntries contains generic constants, the second half
223     /// contains jump tables. Use getCombinedIndex on a generic CPEMI to look up
224     /// which vector it will be in here.
225     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
226
227     /// Maps a JT index to the offset in CPEntries containing copies of that
228     /// table. The equivalent map for a CONSTPOOL_ENTRY is the identity.
229     DenseMap<int, int> JumpTableEntryIndices;
230
231     /// Maps a JT index to the LEA that actually uses the index to calculate its
232     /// base address.
233     DenseMap<int, int> JumpTableUserIndices;
234
235     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
236     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
237     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
238     /// opcode.
239     struct ImmBranch {
240       MachineInstr *MI;
241       unsigned MaxDisp : 31;
242       bool isCond : 1;
243       unsigned UncondBr;
244       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, unsigned ubr)
245         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
246     };
247
248     /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
249     ///
250     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
251
252     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
253     ///
254     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
255
256     /// T2JumpTables - Keep track of all the Thumb2 jumptable instructions.
257     SmallVector<MachineInstr*, 4> T2JumpTables;
258
259     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
260     /// the branch fix up pass.
261     bool HasFarJump;
262
263     MachineFunction *MF;
264     MachineConstantPool *MCP;
265     const ARMBaseInstrInfo *TII;
266     const ARMSubtarget *STI;
267     ARMFunctionInfo *AFI;
268     bool isThumb;
269     bool isThumb1;
270     bool isThumb2;
271   public:
272     static char ID;
273     ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(ID) {}
274
275     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
276
277     const char *getPassName() const override {
278       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
279     }
280
281   private:
282     void doInitialConstPlacement(std::vector<MachineInstr *> &CPEMIs);
283     void doInitialJumpTablePlacement(std::vector<MachineInstr *> &CPEMIs);
284     bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB);
285     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
286     unsigned getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI);
287     void scanFunctionJumpTables();
288     void initializeFunctionInfo(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
289     MachineBasicBlock *splitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
290     void updateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
291     void adjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB);
292     bool decrementCPEReferenceCount(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
293     unsigned getCombinedIndex(const MachineInstr *CPEMI);
294     int findInRangeCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
295     bool findAvailableWater(CPUser&U, unsigned UserOffset,
296                             water_iterator &WaterIter);
297     void createNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
298                         MachineBasicBlock *&NewMBB);
299     bool handleConstantPoolUser(unsigned CPUserIndex);
300     void removeDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
301     bool removeUnusedCPEntries();
302     bool isCPEntryInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
303                           MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp, bool NegOk,
304                           bool DoDump = false);
305     bool isWaterInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
306                         CPUser &U, unsigned &Growth);
307     bool isBBInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
308     bool fixupImmediateBr(ImmBranch &Br);
309     bool fixupConditionalBr(ImmBranch &Br);
310     bool fixupUnconditionalBr(ImmBranch &Br);
311     bool undoLRSpillRestore();
312     bool mayOptimizeThumb2Instruction(const MachineInstr *MI) const;
313     bool optimizeThumb2Instructions();
314     bool optimizeThumb2Branches();
315     bool reorderThumb2JumpTables();
316     bool preserveBaseRegister(MachineInstr *JumpMI, MachineInstr *LEAMI,
317                               unsigned &DeadSize, bool &CanDeleteLEA,
318                               bool &BaseRegKill);
319     bool optimizeThumb2JumpTables();
320     MachineBasicBlock *adjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB,
321                                                   MachineBasicBlock *JTBB);
322
323     void computeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB);
324     unsigned getOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
325     unsigned getUserOffset(CPUser&) const;
326     void dumpBBs();
327     void verify();
328
329     bool isOffsetInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
330                          unsigned Disp, bool NegativeOK, bool IsSoImm = false);
331     bool isOffsetInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
332                          const CPUser &U) {
333       return isOffsetInRange(UserOffset, TrialOffset,
334                              U.getMaxDisp(), U.NegOk, U.IsSoImm);
335     }
336   };
337   char ARMConstantIslands::ID = 0;
338 }
339
340 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
341 void ARMConstantIslands::verify() {
342 #ifndef NDEBUG
343   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
344        MBBI != E; ++MBBI) {
345     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
346     unsigned MBBId = MBB->getNumber();
347     assert(!MBBId || BBInfo[MBBId - 1].postOffset() <= BBInfo[MBBId].Offset);
348   }
349   DEBUG(dbgs() << "Verifying " << CPUsers.size() << " CP users.\n");
350   for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
351     CPUser &U = CPUsers[i];
352     unsigned UserOffset = getUserOffset(U);
353     // Verify offset using the real max displacement without the safety
354     // adjustment.
355     if (isCPEntryInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, U.getMaxDisp()+2, U.NegOk,
356                          /* DoDump = */ true)) {
357       DEBUG(dbgs() << "OK\n");
358       continue;
359     }
360     DEBUG(dbgs() << "Out of range.\n");
361     dumpBBs();
362     DEBUG(MF->dump());
363     llvm_unreachable("Constant pool entry out of range!");
364   }
365 #endif
366 }
367
368 /// print block size and offset information - debugging
369 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
370   DEBUG({
371     for (unsigned J = 0, E = BBInfo.size(); J !=E; ++J) {
372       const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[J];
373       dbgs() << format("%08x BB#%u\t", BBI.Offset, J)
374              << " kb=" << unsigned(BBI.KnownBits)
375              << " ua=" << unsigned(BBI.Unalign)
376              << " pa=" << unsigned(BBI.PostAlign)
377              << format(" size=%#x\n", BBInfo[J].Size);
378     }
379   });
380 }
381
382 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
383 /// island pass.
384 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
385   return new ARMConstantIslands();
386 }
387
388 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
389   MF = &mf;
390   MCP = mf.getConstantPool();
391
392   DEBUG(dbgs() << "***** ARMConstantIslands: "
393                << MCP->getConstants().size() << " CP entries, aligned to "
394                << MCP->getConstantPoolAlignment() << " bytes *****\n");
395
396   STI = &static_cast<const ARMSubtarget &>(MF->getSubtarget());
397   TII = STI->getInstrInfo();
398   AFI = MF->getInfo<ARMFunctionInfo>();
399
400   isThumb = AFI->isThumbFunction();
401   isThumb1 = AFI->isThumb1OnlyFunction();
402   isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
403
404   HasFarJump = false;
405
406   // This pass invalidates liveness information when it splits basic blocks.
407   MF->getRegInfo().invalidateLiveness();
408
409   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
410   // the numbers agree with the position of the block in the function.
411   MF->RenumberBlocks();
412
413   // Try to reorder and otherwise adjust the block layout to make good use
414   // of the TB[BH] instructions.
415   bool MadeChange = false;
416   if (isThumb2 && AdjustJumpTableBlocks) {
417     scanFunctionJumpTables();
418     MadeChange |= reorderThumb2JumpTables();
419     // Data is out of date, so clear it. It'll be re-computed later.
420     T2JumpTables.clear();
421     // Blocks may have shifted around. Keep the numbering up to date.
422     MF->RenumberBlocks();
423   }
424
425   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
426   // we put them all at the end of the function.
427   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
428   if (!MCP->isEmpty())
429     doInitialConstPlacement(CPEMIs);
430
431   if (MF->getJumpTableInfo())
432     doInitialJumpTablePlacement(CPEMIs);
433
434   /// The next UID to take is the first unused one.
435   AFI->initPICLabelUId(CPEMIs.size());
436
437   // Do the initial scan of the function, building up information about the
438   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
439   // constant pool users.
440   initializeFunctionInfo(CPEMIs);
441   CPEMIs.clear();
442   DEBUG(dumpBBs());
443
444   // Functions with jump tables need an alignment of 4 because they use the ADR
445   // instruction, which aligns the PC to 4 bytes before adding an offset.
446   if (!T2JumpTables.empty())
447     MF->ensureAlignment(2);
448
449   /// Remove dead constant pool entries.
450   MadeChange |= removeUnusedCPEntries();
451
452   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
453   // is no change.
454   unsigned NoCPIters = 0, NoBRIters = 0;
455   while (true) {
456     DEBUG(dbgs() << "Beginning CP iteration #" << NoCPIters << '\n');
457     bool CPChange = false;
458     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
459       CPChange |= handleConstantPoolUser(i);
460     if (CPChange && ++NoCPIters > 30)
461       report_fatal_error("Constant Island pass failed to converge!");
462     DEBUG(dumpBBs());
463
464     // Clear NewWaterList now.  If we split a block for branches, it should
465     // appear as "new water" for the next iteration of constant pool placement.
466     NewWaterList.clear();
467
468     DEBUG(dbgs() << "Beginning BR iteration #" << NoBRIters << '\n');
469     bool BRChange = false;
470     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
471       BRChange |= fixupImmediateBr(ImmBranches[i]);
472     if (BRChange && ++NoBRIters > 30)
473       report_fatal_error("Branch Fix Up pass failed to converge!");
474     DEBUG(dumpBBs());
475
476     if (!CPChange && !BRChange)
477       break;
478     MadeChange = true;
479   }
480
481   // Shrink 32-bit Thumb2 branch, load, and store instructions.
482   if (isThumb2 && !STI->prefers32BitThumb())
483     MadeChange |= optimizeThumb2Instructions();
484
485   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
486   verify();
487
488   // If LR has been forced spilled and no far jump (i.e. BL) has been issued,
489   // undo the spill / restore of LR if possible.
490   if (isThumb && !HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump())
491     MadeChange |= undoLRSpillRestore();
492
493   // Save the mapping between original and cloned constpool entries.
494   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
495     for (unsigned j = 0, je = CPEntries[i].size(); j != je; ++j) {
496       const CPEntry & CPE = CPEntries[i][j];
497       if (CPE.CPEMI && CPE.CPEMI->getOperand(1).isCPI())
498         AFI->recordCPEClone(i, CPE.CPI);
499     }
500   }
501
502   DEBUG(dbgs() << '\n'; dumpBBs());
503
504   BBInfo.clear();
505   WaterList.clear();
506   CPUsers.clear();
507   CPEntries.clear();
508   JumpTableEntryIndices.clear();
509   JumpTableUserIndices.clear();
510   ImmBranches.clear();
511   PushPopMIs.clear();
512   T2JumpTables.clear();
513
514   return MadeChange;
515 }
516
517 /// \brief Perform the initial placement of the regular constant pool entries.
518 /// To start with, we put them all at the end of the function.
519 void
520 ARMConstantIslands::doInitialConstPlacement(std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
521   // Create the basic block to hold the CPE's.
522   MachineBasicBlock *BB = MF->CreateMachineBasicBlock();
523   MF->push_back(BB);
524
525   // MachineConstantPool measures alignment in bytes. We measure in log2(bytes).
526   unsigned MaxAlign = Log2_32(MCP->getConstantPoolAlignment());
527
528   // Mark the basic block as required by the const-pool.
529   BB->setAlignment(MaxAlign);
530
531   // The function needs to be as aligned as the basic blocks. The linker may
532   // move functions around based on their alignment.
533   MF->ensureAlignment(BB->getAlignment());
534
535   // Order the entries in BB by descending alignment.  That ensures correct
536   // alignment of all entries as long as BB is sufficiently aligned.  Keep
537   // track of the insertion point for each alignment.  We are going to bucket
538   // sort the entries as they are created.
539   SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 8> InsPoint(MaxAlign + 1, BB->end());
540
541   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
542   // identity mapping of CPI's to CPE's.
543   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs = MCP->getConstants();
544
545   const DataLayout &TD = *MF->getTarget().getDataLayout();
546   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
547     unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(CPs[i].getType());
548     assert(Size >= 4 && "Too small constant pool entry");
549     unsigned Align = CPs[i].getAlignment();
550     assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid alignment");
551     // Verify that all constant pool entries are a multiple of their alignment.
552     // If not, we would have to pad them out so that instructions stay aligned.
553     assert((Size % Align) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
554
555     // Insert CONSTPOOL_ENTRY before entries with a smaller alignment.
556     unsigned LogAlign = Log2_32(Align);
557     MachineBasicBlock::iterator InsAt = InsPoint[LogAlign];
558     MachineInstr *CPEMI =
559       BuildMI(*BB, InsAt, DebugLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
560         .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
561     CPEMIs.push_back(CPEMI);
562
563     // Ensure that future entries with higher alignment get inserted before
564     // CPEMI. This is bucket sort with iterators.
565     for (unsigned a = LogAlign + 1; a <= MaxAlign; ++a)
566       if (InsPoint[a] == InsAt)
567         InsPoint[a] = CPEMI;
568
569     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
570     CPEntries.emplace_back(1, CPEntry(CPEMI, i));
571     ++NumCPEs;
572     DEBUG(dbgs() << "Moved CPI#" << i << " to end of function, size = "
573                  << Size << ", align = " << Align <<'\n');
574   }
575   DEBUG(BB->dump());
576 }
577
578 /// \brief Do initial placement of the jump tables. Because Thumb2's TBB and TBH
579 /// instructions can be made more efficient if the jump table immediately
580 /// follows the instruction, it's best to place them immediately next to their
581 /// jumps to begin with. In almost all cases they'll never be moved from that
582 /// position.
583 void ARMConstantIslands::doInitialJumpTablePlacement(
584     std::vector<MachineInstr *> &CPEMIs) {
585   unsigned i = CPEntries.size();
586   auto MJTI = MF->getJumpTableInfo();
587   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
588
589   MachineBasicBlock *LastCorrectlyNumberedBB = nullptr;
590   for (MachineBasicBlock &MBB : *MF) {
591     auto MI = MBB.getLastNonDebugInstr();
592
593     unsigned JTOpcode;
594     switch (MI->getOpcode()) {
595     default:
596       continue;
597     case ARM::BR_JTadd:
598     case ARM::BR_JTr:
599     case ARM::tBR_JTr:
600     case ARM::BR_JTm:
601       JTOpcode = ARM::JUMPTABLE_ADDRS;
602       break;
603     case ARM::t2BR_JT:
604       JTOpcode = ARM::JUMPTABLE_INSTS;
605       break;
606     case ARM::t2TBB_JT:
607       JTOpcode = ARM::JUMPTABLE_TBB;
608       break;
609     case ARM::t2TBH_JT:
610       JTOpcode = ARM::JUMPTABLE_TBH;
611       break;
612     }
613
614     unsigned NumOps = MI->getDesc().getNumOperands();
615     MachineOperand JTOp =
616       MI->getOperand(NumOps - (MI->isPredicable() ? 2 : 1));
617     unsigned JTI = JTOp.getIndex();
618     unsigned Size = JT[JTI].MBBs.size() * sizeof(uint32_t);
619     MachineBasicBlock *JumpTableBB = MF->CreateMachineBasicBlock();
620     MF->insert(std::next(MachineFunction::iterator(MBB)), JumpTableBB);
621     MachineInstr *CPEMI = BuildMI(*JumpTableBB, JumpTableBB->begin(),
622                                   DebugLoc(), TII->get(JTOpcode))
623                               .addImm(i++)
624                               .addJumpTableIndex(JTI)
625                               .addImm(Size);
626     CPEMIs.push_back(CPEMI);
627     CPEntries.emplace_back(1, CPEntry(CPEMI, JTI));
628     JumpTableEntryIndices.insert(std::make_pair(JTI, CPEntries.size() - 1));
629     if (!LastCorrectlyNumberedBB)
630       LastCorrectlyNumberedBB = &MBB;
631   }
632
633   // If we did anything then we need to renumber the subsequent blocks.
634   if (LastCorrectlyNumberedBB)
635     MF->RenumberBlocks(LastCorrectlyNumberedBB);
636 }
637
638 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
639 /// into the block immediately after it.
640 bool ARMConstantIslands::BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
641   // Get the next machine basic block in the function.
642   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
643   // Can't fall off end of function.
644   if (std::next(MBBI) == MBB->getParent()->end())
645     return false;
646
647   MachineBasicBlock *NextBB = std::next(MBBI);
648   if (std::find(MBB->succ_begin(), MBB->succ_end(), NextBB) == MBB->succ_end())
649     return false;
650
651   // Try to analyze the end of the block. A potential fallthrough may already
652   // have an unconditional branch for whatever reason.
653   MachineBasicBlock *TBB, *FBB;
654   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
655   bool TooDifficult = TII->AnalyzeBranch(*MBB, TBB, FBB, Cond);
656   return TooDifficult || FBB == nullptr;
657 }
658
659 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
660 /// look up the corresponding CPEntry.
661 ARMConstantIslands::CPEntry
662 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
663                                         const MachineInstr *CPEMI) {
664   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
665   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
666   // linear search.
667   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
668     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
669       return &CPEs[i];
670   }
671   return nullptr;
672 }
673
674 /// getCPELogAlign - Returns the required alignment of the constant pool entry
675 /// represented by CPEMI.  Alignment is measured in log2(bytes) units.
676 unsigned ARMConstantIslands::getCPELogAlign(const MachineInstr *CPEMI) {
677   switch (CPEMI->getOpcode()) {
678   case ARM::CONSTPOOL_ENTRY:
679     break;
680   case ARM::JUMPTABLE_TBB:
681     return 0;
682   case ARM::JUMPTABLE_TBH:
683   case ARM::JUMPTABLE_INSTS:
684     return 1;
685   case ARM::JUMPTABLE_ADDRS:
686     return 2;
687   default:
688     llvm_unreachable("unknown constpool entry kind");
689   }
690
691   unsigned CPI = getCombinedIndex(CPEMI);
692   assert(CPI < MCP->getConstants().size() && "Invalid constant pool index.");
693   unsigned Align = MCP->getConstants()[CPI].getAlignment();
694   assert(isPowerOf2_32(Align) && "Invalid CPE alignment");
695   return Log2_32(Align);
696 }
697
698 /// scanFunctionJumpTables - Do a scan of the function, building up
699 /// information about the sizes of each block and the locations of all
700 /// the jump tables.
701 void ARMConstantIslands::scanFunctionJumpTables() {
702   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
703        MBBI != E; ++MBBI) {
704     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
705
706     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
707          I != E; ++I)
708       if (I->isBranch() && I->getOpcode() == ARM::t2BR_JT)
709         T2JumpTables.push_back(I);
710   }
711 }
712
713 /// initializeFunctionInfo - Do the initial scan of the function, building up
714 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
715 /// and finding all of the constant pool users.
716 void ARMConstantIslands::
717 initializeFunctionInfo(const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
718   BBInfo.clear();
719   BBInfo.resize(MF->getNumBlockIDs());
720
721   // First thing, compute the size of all basic blocks, and see if the function
722   // has any inline assembly in it. If so, we have to be conservative about
723   // alignment assumptions, as we don't know for sure the size of any
724   // instructions in the inline assembly.
725   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end(); I != E; ++I)
726     computeBlockSize(I);
727
728   // The known bits of the entry block offset are determined by the function
729   // alignment.
730   BBInfo.front().KnownBits = MF->getAlignment();
731
732   // Compute block offsets and known bits.
733   adjustBBOffsetsAfter(MF->begin());
734
735   // Now go back through the instructions and build up our data structures.
736   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
737        MBBI != E; ++MBBI) {
738     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
739
740     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
741     // 'water' that a constant pool island could be placed.
742     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
743       WaterList.push_back(&MBB);
744
745     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
746          I != E; ++I) {
747       if (I->isDebugValue())
748         continue;
749
750       unsigned Opc = I->getOpcode();
751       if (I->isBranch()) {
752         bool isCond = false;
753         unsigned Bits = 0;
754         unsigned Scale = 1;
755         int UOpc = Opc;
756         switch (Opc) {
757         default:
758           continue;  // Ignore other JT branches
759         case ARM::t2BR_JT:
760           T2JumpTables.push_back(I);
761           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
762         case ARM::Bcc:
763           isCond = true;
764           UOpc = ARM::B;
765           // Fallthrough
766         case ARM::B:
767           Bits = 24;
768           Scale = 4;
769           break;
770         case ARM::tBcc:
771           isCond = true;
772           UOpc = ARM::tB;
773           Bits = 8;
774           Scale = 2;
775           break;
776         case ARM::tB:
777           Bits = 11;
778           Scale = 2;
779           break;
780         case ARM::t2Bcc:
781           isCond = true;
782           UOpc = ARM::t2B;
783           Bits = 20;
784           Scale = 2;
785           break;
786         case ARM::t2B:
787           Bits = 24;
788           Scale = 2;
789           break;
790         }
791
792         // Record this immediate branch.
793         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
794         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
795       }
796
797       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
798         PushPopMIs.push_back(I);
799
800       if (Opc == ARM::CONSTPOOL_ENTRY || Opc == ARM::JUMPTABLE_ADDRS ||
801           Opc == ARM::JUMPTABLE_INSTS || Opc == ARM::JUMPTABLE_TBB ||
802           Opc == ARM::JUMPTABLE_TBH)
803         continue;
804
805       // Scan the instructions for constant pool operands.
806       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
807         if (I->getOperand(op).isCPI() || I->getOperand(op).isJTI()) {
808           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
809           // from the PC that this instruction permits.
810
811           // Basic size info comes from the TSFlags field.
812           unsigned Bits = 0;
813           unsigned Scale = 1;
814           bool NegOk = false;
815           bool IsSoImm = false;
816
817           switch (Opc) {
818           default:
819             llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
820
821           // Taking the address of a CP entry.
822           case ARM::LEApcrel:
823           case ARM::LEApcrelJT:
824             // This takes a SoImm, which is 8 bit immediate rotated. We'll
825             // pretend the maximum offset is 255 * 4. Since each instruction
826             // 4 byte wide, this is always correct. We'll check for other
827             // displacements that fits in a SoImm as well.
828             Bits = 8;
829             Scale = 4;
830             NegOk = true;
831             IsSoImm = true;
832             break;
833           case ARM::t2LEApcrel:
834           case ARM::t2LEApcrelJT:
835             Bits = 12;
836             NegOk = true;
837             break;
838           case ARM::tLEApcrel:
839           case ARM::tLEApcrelJT:
840             Bits = 8;
841             Scale = 4;
842             break;
843
844           case ARM::LDRBi12:
845           case ARM::LDRi12:
846           case ARM::LDRcp:
847           case ARM::t2LDRpci:
848             Bits = 12;  // +-offset_12
849             NegOk = true;
850             break;
851
852           case ARM::tLDRpci:
853             Bits = 8;
854             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
855             break;
856
857           case ARM::VLDRD:
858           case ARM::VLDRS:
859             Bits = 8;
860             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
861             NegOk = true;
862             break;
863           }
864
865           // Remember that this is a user of a CP entry.
866           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
867           if (I->getOperand(op).isJTI()) {
868             JumpTableUserIndices.insert(std::make_pair(CPI, CPUsers.size()));
869             CPI = JumpTableEntryIndices[CPI];
870           }
871
872           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
873           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
874           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk, IsSoImm));
875
876           // Increment corresponding CPEntry reference count.
877           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
878           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
879           CPE->RefCount++;
880
881           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
882           // rest of the operands.
883           break;
884         }
885     }
886   }
887 }
888
889 /// computeBlockSize - Compute the size and some alignment information for MBB.
890 /// This function updates BBInfo directly.
891 void ARMConstantIslands::computeBlockSize(MachineBasicBlock *MBB) {
892   BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[MBB->getNumber()];
893   BBI.Size = 0;
894   BBI.Unalign = 0;
895   BBI.PostAlign = 0;
896
897   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end(); I != E;
898        ++I) {
899     BBI.Size += TII->GetInstSizeInBytes(I);
900     // For inline asm, GetInstSizeInBytes returns a conservative estimate.
901     // The actual size may be smaller, but still a multiple of the instr size.
902     if (I->isInlineAsm())
903       BBI.Unalign = isThumb ? 1 : 2;
904     // Also consider instructions that may be shrunk later.
905     else if (isThumb && mayOptimizeThumb2Instruction(I))
906       BBI.Unalign = 1;
907   }
908
909   // tBR_JTr contains a .align 2 directive.
910   if (!MBB->empty() && MBB->back().getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
911     BBI.PostAlign = 2;
912     MBB->getParent()->ensureAlignment(2);
913   }
914 }
915
916 /// getOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
917 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
918 /// around inside the function.
919 unsigned ARMConstantIslands::getOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
920   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
921
922   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
923   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
924   // it is in.
925   unsigned Offset = BBInfo[MBB->getNumber()].Offset;
926
927   // Sum instructions before MI in MBB.
928   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); &*I != MI; ++I) {
929     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
930     Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
931   }
932   return Offset;
933 }
934
935 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
936 /// ID.
937 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
938                               const MachineBasicBlock *RHS) {
939   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
940 }
941
942 /// updateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
943 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
944 /// and update the arrays that parallel this numbering.
945 void ARMConstantIslands::updateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
946   // Renumber the MBB's to keep them consecutive.
947   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
948
949   // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
950   // renumbered) block numbers.
951   BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
952
953   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
954   // available water after it.
955   water_iterator IP =
956     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
957                      CompareMBBNumbers);
958   WaterList.insert(IP, NewBB);
959 }
960
961
962 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
963 /// an unconditional branch.  Update data structures and renumber blocks to
964 /// account for this change and returns the newly created block.
965 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::splitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
966   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
967
968   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
969   MachineBasicBlock *NewBB =
970     MF->CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
971   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
972   MF->insert(MBBI, NewBB);
973
974   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
975   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
976
977   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
978   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
979   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
980   // correspond to anything in the source.
981   unsigned Opc = isThumb ? (isThumb2 ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
982   if (!isThumb)
983     BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
984   else
985     BuildMI(OrigBB, DebugLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB)
986             .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
987   ++NumSplit;
988
989   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
990   NewBB->transferSuccessors(OrigBB);
991
992   // OrigBB branches to NewBB.
993   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
994
995   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
996   // This is almost the same as updateForInsertedWaterBlock, except that
997   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
998   MF->RenumberBlocks(NewBB);
999
1000   // Insert an entry into BBInfo to align it properly with the (newly
1001   // renumbered) block numbers.
1002   BBInfo.insert(BBInfo.begin() + NewBB->getNumber(), BasicBlockInfo());
1003
1004   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having
1005   // available water after it (but not if it's already there, which happens
1006   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
1007   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
1008   water_iterator IP =
1009     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
1010                      CompareMBBNumbers);
1011   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
1012   if (WaterBB == OrigBB)
1013     WaterList.insert(std::next(IP), NewBB);
1014   else
1015     WaterList.insert(IP, OrigBB);
1016   NewWaterList.insert(OrigBB);
1017
1018   // Figure out how large the OrigBB is.  As the first half of the original
1019   // block, it cannot contain a tablejump.  The size includes
1020   // the new jump we added.  (It should be possible to do this without
1021   // recounting everything, but it's very confusing, and this is rarely
1022   // executed.)
1023   computeBlockSize(OrigBB);
1024
1025   // Figure out how large the NewMBB is.  As the second half of the original
1026   // block, it may contain a tablejump.
1027   computeBlockSize(NewBB);
1028
1029   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
1030   adjustBBOffsetsAfter(OrigBB);
1031
1032   return NewBB;
1033 }
1034
1035 /// getUserOffset - Compute the offset of U.MI as seen by the hardware
1036 /// displacement computation.  Update U.KnownAlignment to match its current
1037 /// basic block location.
1038 unsigned ARMConstantIslands::getUserOffset(CPUser &U) const {
1039   unsigned UserOffset = getOffsetOf(U.MI);
1040   const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[U.MI->getParent()->getNumber()];
1041   unsigned KnownBits = BBI.internalKnownBits();
1042
1043   // The value read from PC is offset from the actual instruction address.
1044   UserOffset += (isThumb ? 4 : 8);
1045
1046   // Because of inline assembly, we may not know the alignment (mod 4) of U.MI.
1047   // Make sure U.getMaxDisp() returns a constrained range.
1048   U.KnownAlignment = (KnownBits >= 2);
1049
1050   // On Thumb, offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for
1051   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
1052   // For unknown alignments, getMaxDisp() constrains the range instead.
1053   if (isThumb && U.KnownAlignment)
1054     UserOffset &= ~3u;
1055
1056   return UserOffset;
1057 }
1058
1059 /// isOffsetInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
1060 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
1061 /// constant pool entry).
1062 /// UserOffset is computed by getUserOffset above to include PC adjustments. If
1063 /// the mod 4 alignment of UserOffset is not known, the uncertainty must be
1064 /// subtracted from MaxDisp instead. CPUser::getMaxDisp() does that.
1065 bool ARMConstantIslands::isOffsetInRange(unsigned UserOffset,
1066                                          unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp,
1067                                          bool NegativeOK, bool IsSoImm) {
1068   if (UserOffset <= TrialOffset) {
1069     // User before the Trial.
1070     if (TrialOffset - UserOffset <= MaxDisp)
1071       return true;
1072     // FIXME: Make use full range of soimm values.
1073   } else if (NegativeOK) {
1074     if (UserOffset - TrialOffset <= MaxDisp)
1075       return true;
1076     // FIXME: Make use full range of soimm values.
1077   }
1078   return false;
1079 }
1080
1081 /// isWaterInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
1082 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
1083 ///
1084 /// Compute how much the function will grow by inserting a CPE after Water.
1085 bool ARMConstantIslands::isWaterInRange(unsigned UserOffset,
1086                                         MachineBasicBlock* Water, CPUser &U,
1087                                         unsigned &Growth) {
1088   unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(U.CPEMI);
1089   unsigned CPEOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset(CPELogAlign);
1090   unsigned NextBlockOffset, NextBlockAlignment;
1091   MachineFunction::const_iterator NextBlock = Water;
1092   if (++NextBlock == MF->end()) {
1093     NextBlockOffset = BBInfo[Water->getNumber()].postOffset();
1094     NextBlockAlignment = 0;
1095   } else {
1096     NextBlockOffset = BBInfo[NextBlock->getNumber()].Offset;
1097     NextBlockAlignment = NextBlock->getAlignment();
1098   }
1099   unsigned Size = U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
1100   unsigned CPEEnd = CPEOffset + Size;
1101
1102   // The CPE may be able to hide in the alignment padding before the next
1103   // block. It may also cause more padding to be required if it is more aligned
1104   // that the next block.
1105   if (CPEEnd > NextBlockOffset) {
1106     Growth = CPEEnd - NextBlockOffset;
1107     // Compute the padding that would go at the end of the CPE to align the next
1108     // block.
1109     Growth += OffsetToAlignment(CPEEnd, 1u << NextBlockAlignment);
1110
1111     // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
1112     // the offset of the instruction. Also account for unknown alignment padding
1113     // in blocks between CPE and the user.
1114     if (CPEOffset < UserOffset)
1115       UserOffset += Growth + UnknownPadding(MF->getAlignment(), CPELogAlign);
1116   } else
1117     // CPE fits in existing padding.
1118     Growth = 0;
1119
1120   return isOffsetInRange(UserOffset, CPEOffset, U);
1121 }
1122
1123 /// isCPEntryInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1124 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
1125 bool ARMConstantIslands::isCPEntryInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
1126                                       MachineInstr *CPEMI, unsigned MaxDisp,
1127                                       bool NegOk, bool DoDump) {
1128   unsigned CPEOffset  = getOffsetOf(CPEMI);
1129
1130   if (DoDump) {
1131     DEBUG({
1132       unsigned Block = MI->getParent()->getNumber();
1133       const BasicBlockInfo &BBI = BBInfo[Block];
1134       dbgs() << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
1135              << " max delta=" << MaxDisp
1136              << format(" insn address=%#x", UserOffset)
1137              << " in BB#" << Block << ": "
1138              << format("%#x-%x\t", BBI.Offset, BBI.postOffset()) << *MI
1139              << format("CPE address=%#x offset=%+d: ", CPEOffset,
1140                        int(CPEOffset-UserOffset));
1141     });
1142   }
1143
1144   return isOffsetInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, NegOk);
1145 }
1146
1147 #ifndef NDEBUG
1148 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
1149 /// unconditionally branches to its only successor.
1150 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
1151   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
1152     return false;
1153
1154   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
1155   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
1156   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
1157   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB
1158       || PredMI->getOpcode() == ARM::t2B)
1159     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
1160   return false;
1161 }
1162 #endif // NDEBUG
1163
1164 void ARMConstantIslands::adjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB) {
1165   unsigned BBNum = BB->getNumber();
1166   for(unsigned i = BBNum + 1, e = MF->getNumBlockIDs(); i < e; ++i) {
1167     // Get the offset and known bits at the end of the layout predecessor.
1168     // Include the alignment of the current block.
1169     unsigned LogAlign = MF->getBlockNumbered(i)->getAlignment();
1170     unsigned Offset = BBInfo[i - 1].postOffset(LogAlign);
1171     unsigned KnownBits = BBInfo[i - 1].postKnownBits(LogAlign);
1172
1173     // This is where block i begins.  Stop if the offset is already correct,
1174     // and we have updated 2 blocks.  This is the maximum number of blocks
1175     // changed before calling this function.
1176     if (i > BBNum + 2 &&
1177         BBInfo[i].Offset == Offset &&
1178         BBInfo[i].KnownBits == KnownBits)
1179       break;
1180
1181     BBInfo[i].Offset = Offset;
1182     BBInfo[i].KnownBits = KnownBits;
1183   }
1184 }
1185
1186 /// decrementCPEReferenceCount - find the constant pool entry with index CPI
1187 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
1188 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed
1189 /// the entry, false if we didn't.
1190
1191 bool ARMConstantIslands::decrementCPEReferenceCount(unsigned CPI,
1192                                                     MachineInstr *CPEMI) {
1193   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
1194   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
1195   assert(CPE && "Unexpected!");
1196   if (--CPE->RefCount == 0) {
1197     removeDeadCPEMI(CPEMI);
1198     CPE->CPEMI = nullptr;
1199     --NumCPEs;
1200     return true;
1201   }
1202   return false;
1203 }
1204
1205 unsigned ARMConstantIslands::getCombinedIndex(const MachineInstr *CPEMI) {
1206   if (CPEMI->getOperand(1).isCPI())
1207     return CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1208
1209   return JumpTableEntryIndices[CPEMI->getOperand(1).getIndex()];
1210 }
1211
1212 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
1213 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
1214 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
1215 /// 0 = no existing entry found
1216 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
1217 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
1218 int ARMConstantIslands::findInRangeCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
1219 {
1220   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1221   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1222
1223   // Check to see if the CPE is already in-range.
1224   if (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.getMaxDisp(), U.NegOk,
1225                        true)) {
1226     DEBUG(dbgs() << "In range\n");
1227     return 1;
1228   }
1229
1230   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
1231   unsigned CPI = getCombinedIndex(CPEMI);
1232   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
1233   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
1234     // We already tried this one
1235     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
1236       continue;
1237     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
1238     if (CPEs[i].CPEMI == nullptr)
1239       continue;
1240     if (isCPEntryInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.getMaxDisp(),
1241                      U.NegOk)) {
1242       DEBUG(dbgs() << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#"
1243                    << CPEs[i].CPI << "\n");
1244       // Point the CPUser node to the replacement
1245       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
1246       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
1247       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
1248         if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
1249           UserMI->getOperand(j).setIndex(CPEs[i].CPI);
1250           break;
1251         }
1252       // Adjust the refcount of the clone...
1253       CPEs[i].RefCount++;
1254       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
1255       // addresses changed, so we don't need another pass.
1256       return decrementCPEReferenceCount(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
1257     }
1258   }
1259   return 0;
1260 }
1261
1262 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
1263 /// the specific unconditional branch instruction.
1264 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
1265   switch (Opc) {
1266   case ARM::tB:
1267     return ((1<<10)-1)*2;
1268   case ARM::t2B:
1269     return ((1<<23)-1)*2;
1270   default:
1271     break;
1272   }
1273
1274   return ((1<<23)-1)*4;
1275 }
1276
1277 /// findAvailableWater - Look for an existing entry in the WaterList in which
1278 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
1279 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, WaterIter
1280 /// is set to the WaterList entry.  For Thumb, prefer water that will not
1281 /// introduce padding to water that will.  To ensure that this pass
1282 /// terminates, the CPE location for a particular CPUser is only allowed to
1283 /// move to a lower address, so search backward from the end of the list and
1284 /// prefer the first water that is in range.
1285 bool ARMConstantIslands::findAvailableWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
1286                                       water_iterator &WaterIter) {
1287   if (WaterList.empty())
1288     return false;
1289
1290   unsigned BestGrowth = ~0u;
1291   for (water_iterator IP = std::prev(WaterList.end()), B = WaterList.begin();;
1292        --IP) {
1293     MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
1294     // Check if water is in range and is either at a lower address than the
1295     // current "high water mark" or a new water block that was created since
1296     // the previous iteration by inserting an unconditional branch.  In the
1297     // latter case, we want to allow resetting the high water mark back to
1298     // this new water since we haven't seen it before.  Inserting branches
1299     // should be relatively uncommon and when it does happen, we want to be
1300     // sure to take advantage of it for all the CPEs near that block, so that
1301     // we don't insert more branches than necessary.
1302     unsigned Growth;
1303     if (isWaterInRange(UserOffset, WaterBB, U, Growth) &&
1304         (WaterBB->getNumber() < U.HighWaterMark->getNumber() ||
1305          NewWaterList.count(WaterBB) || WaterBB == U.MI->getParent()) &&
1306         Growth < BestGrowth) {
1307       // This is the least amount of required padding seen so far.
1308       BestGrowth = Growth;
1309       WaterIter = IP;
1310       DEBUG(dbgs() << "Found water after BB#" << WaterBB->getNumber()
1311                    << " Growth=" << Growth << '\n');
1312
1313       // Keep looking unless it is perfect.
1314       if (BestGrowth == 0)
1315         return true;
1316     }
1317     if (IP == B)
1318       break;
1319   }
1320   return BestGrowth != ~0u;
1321 }
1322
1323 /// createNewWater - No existing WaterList entry will work for
1324 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
1325 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
1326 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
1327 /// unconditional branch around it.  In either case NewMBB is set to a
1328 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
1329 /// is not adjusted).
1330 void ARMConstantIslands::createNewWater(unsigned CPUserIndex,
1331                                         unsigned UserOffset,
1332                                         MachineBasicBlock *&NewMBB) {
1333   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1334   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1335   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1336   unsigned CPELogAlign = getCPELogAlign(CPEMI);
1337   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
1338   const BasicBlockInfo &UserBBI = BBInfo[UserMBB->getNumber()];
1339
1340   // If the block does not end in an unconditional branch already, and if the
1341   // end of the block is within range, make new water there.  (The addition
1342   // below is for the unconditional branch we will be adding: 4 bytes on ARM +
1343   // Thumb2, 2 on Thumb1.
1344   if (BBHasFallthrough(UserMBB)) {
1345     // Size of branch to insert.
1346     unsigned Delta = isThumb1 ? 2 : 4;
1347     // Compute the offset where the CPE will begin.
1348     unsigned CPEOffset = UserBBI.postOffset(CPELogAlign) + Delta;
1349
1350     if (isOffsetInRange(UserOffset, CPEOffset, U)) {
1351       DEBUG(dbgs() << "Split at end of BB#" << UserMBB->getNumber()
1352             << format(", expected CPE offset %#x\n", CPEOffset));
1353       NewMBB = std::next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
1354       // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.  Record
1355       // it for branch lengthening; this new branch will not get out of range,
1356       // but if the preceding conditional branch is out of range, the targets
1357       // will be exchanged, and the altered branch may be out of range, so the
1358       // machinery has to know about it.
1359       int UncondBr = isThumb ? ((isThumb2) ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
1360       if (!isThumb)
1361         BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB);
1362       else
1363         BuildMI(UserMBB, DebugLoc(), TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB)
1364           .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
1365       unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
1366       ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
1367                                       MaxDisp, false, UncondBr));
1368       computeBlockSize(UserMBB);
1369       adjustBBOffsetsAfter(UserMBB);
1370       return;
1371     }
1372   }
1373
1374   // What a big block.  Find a place within the block to split it.  This is a
1375   // little tricky on Thumb1 since instructions are 2 bytes and constant pool
1376   // entries are 4 bytes: if instruction I references island CPE, and
1377   // instruction I+1 references CPE', it will not work well to put CPE as far
1378   // forward as possible, since then CPE' cannot immediately follow it (that
1379   // location is 2 bytes farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd
1380   // need to create a new island.  So, we make a first guess, then walk through
1381   // the instructions between the one currently being looked at and the
1382   // possible insertion point, and make sure any other instructions that
1383   // reference CPEs will be able to use the same island area; if not, we back
1384   // up the insertion point.
1385
1386   // Try to split the block so it's fully aligned.  Compute the latest split
1387   // point where we can add a 4-byte branch instruction, and then align to
1388   // LogAlign which is the largest possible alignment in the function.
1389   unsigned LogAlign = MF->getAlignment();
1390   assert(LogAlign >= CPELogAlign && "Over-aligned constant pool entry");
1391   unsigned KnownBits = UserBBI.internalKnownBits();
1392   unsigned UPad = UnknownPadding(LogAlign, KnownBits);
1393   unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.getMaxDisp() - UPad;
1394   DEBUG(dbgs() << format("Split in middle of big block before %#x",
1395                          BaseInsertOffset));
1396
1397   // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be inserting
1398   // (allows for long branch on Thumb1).  Alignment of the island is handled
1399   // inside isOffsetInRange.
1400   BaseInsertOffset -= 4;
1401
1402   DEBUG(dbgs() << format(", adjusted to %#x", BaseInsertOffset)
1403                << " la=" << LogAlign
1404                << " kb=" << KnownBits
1405                << " up=" << UPad << '\n');
1406
1407   // This could point off the end of the block if we've already got constant
1408   // pool entries following this block; only the last one is in the water list.
1409   // Back past any possible branches (allow for a conditional and a maximally
1410   // long unconditional).
1411   if (BaseInsertOffset + 8 >= UserBBI.postOffset()) {
1412     // Ensure BaseInsertOffset is larger than the offset of the instruction
1413     // following UserMI so that the loop which searches for the split point
1414     // iterates at least once.
1415     BaseInsertOffset =
1416         std::max(UserBBI.postOffset() - UPad - 8,
1417                  UserOffset + TII->GetInstSizeInBytes(UserMI) + 1);
1418     DEBUG(dbgs() << format("Move inside block: %#x\n", BaseInsertOffset));
1419   }
1420   unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset + 4 + UPad +
1421     CPEMI->getOperand(2).getImm();
1422   MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
1423   ++MI;
1424   unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
1425   unsigned NumCPUsers = CPUsers.size();
1426   MachineInstr *LastIT = nullptr;
1427   for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
1428        Offset < BaseInsertOffset;
1429        Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI), MI = std::next(MI)) {
1430     assert(MI != UserMBB->end() && "Fell off end of block");
1431     if (CPUIndex < NumCPUsers && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
1432       CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
1433       if (!isOffsetInRange(Offset, EndInsertOffset, U)) {
1434         // Shift intertion point by one unit of alignment so it is within reach.
1435         BaseInsertOffset -= 1u << LogAlign;
1436         EndInsertOffset  -= 1u << LogAlign;
1437       }
1438       // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs being
1439       // reused within the block, but it doesn't matter much.  Also assume CPEs
1440       // are added in order with alignment padding.  We may eventually be able
1441       // to pack the aligned CPEs better.
1442       EndInsertOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
1443       CPUIndex++;
1444     }
1445
1446     // Remember the last IT instruction.
1447     if (MI->getOpcode() == ARM::t2IT)
1448       LastIT = MI;
1449   }
1450
1451   --MI;
1452
1453   // Avoid splitting an IT block.
1454   if (LastIT) {
1455     unsigned PredReg = 0;
1456     ARMCC::CondCodes CC = getITInstrPredicate(MI, PredReg);
1457     if (CC != ARMCC::AL)
1458       MI = LastIT;
1459   }
1460
1461   // We really must not split an IT block.
1462   DEBUG(unsigned PredReg;
1463         assert(!isThumb || getITInstrPredicate(MI, PredReg) == ARMCC::AL));
1464
1465   NewMBB = splitBlockBeforeInstr(MI);
1466 }
1467
1468 /// handleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
1469 /// is out-of-range.  If so, pick up the constant pool value and move it some
1470 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
1471 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
1472 bool ARMConstantIslands::handleConstantPoolUser(unsigned CPUserIndex) {
1473   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1474   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1475   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1476   unsigned CPI = getCombinedIndex(CPEMI);
1477   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1478   // Compute this only once, it's expensive.
1479   unsigned UserOffset = getUserOffset(U);
1480
1481   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1482   // in range.
1483   int result = findInRangeCPEntry(U, UserOffset);
1484   if (result==1) return false;
1485   else if (result==2) return true;
1486
1487   // No existing clone of this CPE is within range.
1488   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1489   unsigned ID = AFI->createPICLabelUId();
1490
1491   // Look for water where we can place this CPE.
1492   MachineBasicBlock *NewIsland = MF->CreateMachineBasicBlock();
1493   MachineBasicBlock *NewMBB;
1494   water_iterator IP;
1495   if (findAvailableWater(U, UserOffset, IP)) {
1496     DEBUG(dbgs() << "Found water in range\n");
1497     MachineBasicBlock *WaterBB = *IP;
1498
1499     // If the original WaterList entry was "new water" on this iteration,
1500     // propagate that to the new island.  This is just keeping NewWaterList
1501     // updated to match the WaterList, which will be updated below.
1502     if (NewWaterList.erase(WaterBB))
1503       NewWaterList.insert(NewIsland);
1504
1505     // The new CPE goes before the following block (NewMBB).
1506     NewMBB = std::next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
1507
1508   } else {
1509     // No water found.
1510     DEBUG(dbgs() << "No water found\n");
1511     createNewWater(CPUserIndex, UserOffset, NewMBB);
1512
1513     // splitBlockBeforeInstr adds to WaterList, which is important when it is
1514     // called while handling branches so that the water will be seen on the
1515     // next iteration for constant pools, but in this context, we don't want
1516     // it.  Check for this so it will be removed from the WaterList.
1517     // Also remove any entry from NewWaterList.
1518     MachineBasicBlock *WaterBB = std::prev(MachineFunction::iterator(NewMBB));
1519     IP = std::find(WaterList.begin(), WaterList.end(), WaterBB);
1520     if (IP != WaterList.end())
1521       NewWaterList.erase(WaterBB);
1522
1523     // We are adding new water.  Update NewWaterList.
1524     NewWaterList.insert(NewIsland);
1525   }
1526
1527   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent insertions in
1528   // this vicinity to go after the one we're about to insert.  This
1529   // considerably reduces the number of times we have to move the same CPE
1530   // more than once and is also important to ensure the algorithm terminates.
1531   if (IP != WaterList.end())
1532     WaterList.erase(IP);
1533
1534   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1535   MF->insert(NewMBB, NewIsland);
1536
1537   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1538   updateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1539
1540   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1541   // add it to the island.
1542   U.HighWaterMark = NewIsland;
1543   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc(), CPEMI->getDesc())
1544                 .addImm(ID).addOperand(CPEMI->getOperand(1)).addImm(Size);
1545   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1546   ++NumCPEs;
1547
1548   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1549   decrementCPEReferenceCount(CPI, CPEMI);
1550
1551   // Mark the basic block as aligned as required by the const-pool entry.
1552   NewIsland->setAlignment(getCPELogAlign(U.CPEMI));
1553
1554   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1555   BBInfo[NewIsland->getNumber()].Size += Size;
1556   adjustBBOffsetsAfter(std::prev(MachineFunction::iterator(NewIsland)));
1557
1558   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1559   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1560     if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
1561       UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
1562       break;
1563     }
1564
1565   DEBUG(dbgs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
1566         << format(" offset=%#x\n", BBInfo[NewIsland->getNumber()].Offset));
1567
1568   return true;
1569 }
1570
1571 /// removeDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1572 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1573 void ARMConstantIslands::removeDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1574   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1575   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1576   CPEMI->eraseFromParent();
1577   BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size -= Size;
1578   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1579   if (CPEBB->empty()) {
1580     BBInfo[CPEBB->getNumber()].Size = 0;
1581
1582     // This block no longer needs to be aligned.
1583     CPEBB->setAlignment(0);
1584   } else
1585     // Entries are sorted by descending alignment, so realign from the front.
1586     CPEBB->setAlignment(getCPELogAlign(CPEBB->begin()));
1587
1588   adjustBBOffsetsAfter(CPEBB);
1589   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1590   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1591   // shouldn't happen currently.
1592   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1593   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1594 }
1595
1596 /// removeUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1597 /// are zero.
1598 bool ARMConstantIslands::removeUnusedCPEntries() {
1599   unsigned MadeChange = false;
1600   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1601       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1602       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1603         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1604           removeDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1605           CPEs[j].CPEMI = nullptr;
1606           MadeChange = true;
1607         }
1608       }
1609   }
1610   return MadeChange;
1611 }
1612
1613 /// isBBInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1614 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1615 bool ARMConstantIslands::isBBInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1616                                      unsigned MaxDisp) {
1617   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1618   unsigned BrOffset   = getOffsetOf(MI) + PCAdj;
1619   unsigned DestOffset = BBInfo[DestBB->getNumber()].Offset;
1620
1621   DEBUG(dbgs() << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1622                << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1623                << " max delta=" << MaxDisp
1624                << " from " << getOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1625                << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI);
1626
1627   if (BrOffset <= DestOffset) {
1628     // Branch before the Dest.
1629     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1630       return true;
1631   } else {
1632     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1633       return true;
1634   }
1635   return false;
1636 }
1637
1638 /// fixupImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1639 /// away to fit in its displacement field.
1640 bool ARMConstantIslands::fixupImmediateBr(ImmBranch &Br) {
1641   MachineInstr *MI = Br.MI;
1642   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1643
1644   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1645   if (isBBInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1646     return false;
1647
1648   if (!Br.isCond)
1649     return fixupUnconditionalBr(Br);
1650   return fixupConditionalBr(Br);
1651 }
1652
1653 /// fixupUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1654 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1655 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1656 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to a branch.
1657 bool
1658 ARMConstantIslands::fixupUnconditionalBr(ImmBranch &Br) {
1659   MachineInstr *MI = Br.MI;
1660   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1661   if (!isThumb1)
1662     llvm_unreachable("fixupUnconditionalBr is Thumb1 only!");
1663
1664   // Use BL to implement far jump.
1665   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1666   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
1667   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += 2;
1668   adjustBBOffsetsAfter(MBB);
1669   HasFarJump = true;
1670   ++NumUBrFixed;
1671
1672   DEBUG(dbgs() << "  Changed B to long jump " << *MI);
1673
1674   return true;
1675 }
1676
1677 /// fixupConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1678 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1679 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1680 bool
1681 ARMConstantIslands::fixupConditionalBr(ImmBranch &Br) {
1682   MachineInstr *MI = Br.MI;
1683   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1684
1685   // Add an unconditional branch to the destination and invert the branch
1686   // condition to jump over it:
1687   // blt L1
1688   // =>
1689   // bge L2
1690   // b   L1
1691   // L2:
1692   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
1693   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1694   unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
1695
1696   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1697   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1698   // split the MBB before the next instruction.
1699   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1700   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1701   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1702
1703   ++NumCBrFixed;
1704   if (BMI != MI) {
1705     if (std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == std::prev(MBB->end()) &&
1706         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1707       // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
1708       // condition and swap destinations:
1709       // beq L1
1710       // b   L2
1711       // =>
1712       // bne L2
1713       // b   L1
1714       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
1715       if (isBBInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1716         DEBUG(dbgs() << "  Invert Bcc condition and swap its destination with "
1717                      << *BMI);
1718         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
1719         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
1720         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1721         return true;
1722       }
1723     }
1724   }
1725
1726   if (NeedSplit) {
1727     splitBlockBeforeInstr(MI);
1728     // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
1729     // branch to the destination.
1730     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1731     BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= delta;
1732     MBB->back().eraseFromParent();
1733     // BBInfo[SplitBB].Offset is wrong temporarily, fixed below
1734   }
1735   MachineBasicBlock *NextBB = std::next(MachineFunction::iterator(MBB));
1736
1737   DEBUG(dbgs() << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1738                << " also invert condition and change dest. to BB#"
1739                << NextBB->getNumber() << "\n");
1740
1741   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1742   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1743   BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(MI->getOpcode()))
1744     .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
1745   Br.MI = &MBB->back();
1746   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1747   if (isThumb)
1748     BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB)
1749             .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
1750   else
1751     BuildMI(MBB, DebugLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1752   BBInfo[MBB->getNumber()].Size += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1753   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1754   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1755
1756   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1757   BBInfo[MI->getParent()->getNumber()].Size -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1758   MI->eraseFromParent();
1759   adjustBBOffsetsAfter(MBB);
1760   return true;
1761 }
1762
1763 /// undoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1764 /// LR / restores LR to pc. FIXME: This is done here because it's only possible
1765 /// to do this if tBfar is not used.
1766 bool ARMConstantIslands::undoLRSpillRestore() {
1767   bool MadeChange = false;
1768   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1769     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1770     // First two operands are predicates.
1771     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1772         MI->getOperand(2).getReg() == ARM::PC &&
1773         MI->getNumExplicitOperands() == 3) {
1774       // Create the new insn and copy the predicate from the old.
1775       BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET))
1776         .addOperand(MI->getOperand(0))
1777         .addOperand(MI->getOperand(1));
1778       MI->eraseFromParent();
1779       MadeChange = true;
1780     }
1781   }
1782   return MadeChange;
1783 }
1784
1785 // mayOptimizeThumb2Instruction - Returns true if optimizeThumb2Instructions
1786 // below may shrink MI.
1787 bool
1788 ARMConstantIslands::mayOptimizeThumb2Instruction(const MachineInstr *MI) const {
1789   switch(MI->getOpcode()) {
1790     // optimizeThumb2Instructions.
1791     case ARM::t2LEApcrel:
1792     case ARM::t2LDRpci:
1793     // optimizeThumb2Branches.
1794     case ARM::t2B:
1795     case ARM::t2Bcc:
1796     case ARM::tBcc:
1797     // optimizeThumb2JumpTables.
1798     case ARM::t2BR_JT:
1799       return true;
1800   }
1801   return false;
1802 }
1803
1804 bool ARMConstantIslands::optimizeThumb2Instructions() {
1805   bool MadeChange = false;
1806
1807   // Shrink ADR and LDR from constantpool.
1808   for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
1809     CPUser &U = CPUsers[i];
1810     unsigned Opcode = U.MI->getOpcode();
1811     unsigned NewOpc = 0;
1812     unsigned Scale = 1;
1813     unsigned Bits = 0;
1814     switch (Opcode) {
1815     default: break;
1816     case ARM::t2LEApcrel:
1817       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1818         NewOpc = ARM::tLEApcrel;
1819         Bits = 8;
1820         Scale = 4;
1821       }
1822       break;
1823     case ARM::t2LDRpci:
1824       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1825         NewOpc = ARM::tLDRpci;
1826         Bits = 8;
1827         Scale = 4;
1828       }
1829       break;
1830     }
1831
1832     if (!NewOpc)
1833       continue;
1834
1835     unsigned UserOffset = getUserOffset(U);
1836     unsigned MaxOffs = ((1 << Bits) - 1) * Scale;
1837
1838     // Be conservative with inline asm.
1839     if (!U.KnownAlignment)
1840       MaxOffs -= 2;
1841
1842     // FIXME: Check if offset is multiple of scale if scale is not 4.
1843     if (isCPEntryInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, MaxOffs, false, true)) {
1844       DEBUG(dbgs() << "Shrink: " << *U.MI);
1845       U.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1846       MachineBasicBlock *MBB = U.MI->getParent();
1847       BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1848       adjustBBOffsetsAfter(MBB);
1849       ++NumT2CPShrunk;
1850       MadeChange = true;
1851     }
1852   }
1853
1854   MadeChange |= optimizeThumb2Branches();
1855   MadeChange |= optimizeThumb2JumpTables();
1856   return MadeChange;
1857 }
1858
1859 bool ARMConstantIslands::optimizeThumb2Branches() {
1860   bool MadeChange = false;
1861
1862   // The order in which branches appear in ImmBranches is approximately their
1863   // order within the function body. By visiting later branches first, we reduce
1864   // the distance between earlier forward branches and their targets, making it
1865   // more likely that the cbn?z optimization, which can only apply to forward
1866   // branches, will succeed.
1867   for (unsigned i = ImmBranches.size(); i != 0; --i) {
1868     ImmBranch &Br = ImmBranches[i-1];
1869     unsigned Opcode = Br.MI->getOpcode();
1870     unsigned NewOpc = 0;
1871     unsigned Scale = 1;
1872     unsigned Bits = 0;
1873     switch (Opcode) {
1874     default: break;
1875     case ARM::t2B:
1876       NewOpc = ARM::tB;
1877       Bits = 11;
1878       Scale = 2;
1879       break;
1880     case ARM::t2Bcc: {
1881       NewOpc = ARM::tBcc;
1882       Bits = 8;
1883       Scale = 2;
1884       break;
1885     }
1886     }
1887     if (NewOpc) {
1888       unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
1889       MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1890       if (isBBInRange(Br.MI, DestBB, MaxOffs)) {
1891         DEBUG(dbgs() << "Shrink branch: " << *Br.MI);
1892         Br.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1893         MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1894         BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1895         adjustBBOffsetsAfter(MBB);
1896         ++NumT2BrShrunk;
1897         MadeChange = true;
1898       }
1899     }
1900
1901     Opcode = Br.MI->getOpcode();
1902     if (Opcode != ARM::tBcc)
1903       continue;
1904
1905     // If the conditional branch doesn't kill CPSR, then CPSR can be liveout
1906     // so this transformation is not safe.
1907     if (!Br.MI->killsRegister(ARM::CPSR))
1908       continue;
1909
1910     NewOpc = 0;
1911     unsigned PredReg = 0;
1912     ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(Br.MI, PredReg);
1913     if (Pred == ARMCC::EQ)
1914       NewOpc = ARM::tCBZ;
1915     else if (Pred == ARMCC::NE)
1916       NewOpc = ARM::tCBNZ;
1917     if (!NewOpc)
1918       continue;
1919     MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1920     // Check if the distance is within 126. Subtract starting offset by 2
1921     // because the cmp will be eliminated.
1922     unsigned BrOffset = getOffsetOf(Br.MI) + 4 - 2;
1923     unsigned DestOffset = BBInfo[DestBB->getNumber()].Offset;
1924     if (BrOffset < DestOffset && (DestOffset - BrOffset) <= 126) {
1925       MachineBasicBlock::iterator CmpMI = Br.MI;
1926       if (CmpMI != Br.MI->getParent()->begin()) {
1927         --CmpMI;
1928         if (CmpMI->getOpcode() == ARM::tCMPi8) {
1929           unsigned Reg = CmpMI->getOperand(0).getReg();
1930           Pred = getInstrPredicate(CmpMI, PredReg);
1931           if (Pred == ARMCC::AL &&
1932               CmpMI->getOperand(1).getImm() == 0 &&
1933               isARMLowRegister(Reg)) {
1934             MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1935             DEBUG(dbgs() << "Fold: " << *CmpMI << " and: " << *Br.MI);
1936             MachineInstr *NewBR =
1937               BuildMI(*MBB, CmpMI, Br.MI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
1938               .addReg(Reg).addMBB(DestBB,Br.MI->getOperand(0).getTargetFlags());
1939             CmpMI->eraseFromParent();
1940             Br.MI->eraseFromParent();
1941             Br.MI = NewBR;
1942             BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= 2;
1943             adjustBBOffsetsAfter(MBB);
1944             ++NumCBZ;
1945             MadeChange = true;
1946           }
1947         }
1948       }
1949     }
1950   }
1951
1952   return MadeChange;
1953 }
1954
1955 /// \brief 
1956 static bool isSimpleIndexCalc(MachineInstr &I, unsigned EntryReg,
1957                               unsigned BaseReg) {
1958   if (I.getOpcode() != ARM::t2ADDrs)
1959     return false;
1960
1961   if (I.getOperand(0).getReg() != EntryReg)
1962     return false;
1963
1964   if (I.getOperand(1).getReg() != BaseReg)
1965     return false;
1966
1967   // FIXME: what about CC and IdxReg?
1968   return true;
1969 }
1970
1971 /// \brief While trying to form a TBB/TBH instruction, we may (if the table
1972 /// doesn't immediately follow the BR_JT) need access to the start of the
1973 /// jump-table. We know one instruction that produces such a register; this
1974 /// function works out whether that definition can be preserved to the BR_JT,
1975 /// possibly by removing an intervening addition (which is usually needed to
1976 /// calculate the actual entry to jump to).
1977 bool ARMConstantIslands::preserveBaseRegister(MachineInstr *JumpMI,
1978                                               MachineInstr *LEAMI,
1979                                               unsigned &DeadSize,
1980                                               bool &CanDeleteLEA,
1981                                               bool &BaseRegKill) {
1982   if (JumpMI->getParent() != LEAMI->getParent())
1983     return false;
1984
1985   // Now we hope that we have at least these instructions in the basic block:
1986   //     BaseReg = t2LEA ...
1987   //     [...]
1988   //     EntryReg = t2ADDrs BaseReg, ...
1989   //     [...]
1990   //     t2BR_JT EntryReg
1991   //
1992   // We have to be very conservative about what we recognise here though. The
1993   // main perturbing factors to watch out for are:
1994   //    + Spills at any point in the chain: not direct problems but we would
1995   //      expect a blocking Def of the spilled register so in practice what we
1996   //      can do is limited.
1997   //    + EntryReg == BaseReg: this is the one situation we should allow a Def
1998   //      of BaseReg, but only if the t2ADDrs can be removed.
1999   //    + Some instruction other than t2ADDrs computing the entry. Not seen in
2000   //      the wild, but we should be careful.
2001   unsigned EntryReg = JumpMI->getOperand(0).getReg();
2002   unsigned BaseReg = LEAMI->getOperand(0).getReg();
2003
2004   CanDeleteLEA = true;
2005   BaseRegKill = false;
2006   MachineInstr *RemovableAdd = nullptr;
2007   MachineBasicBlock::iterator I(LEAMI);
2008   for (++I; &*I != JumpMI; ++I) {
2009     if (isSimpleIndexCalc(*I, EntryReg, BaseReg)) {
2010       RemovableAdd = &*I;
2011       break;
2012     }
2013
2014     for (unsigned K = 0, E = I->getNumOperands(); K != E; ++K) {
2015       const MachineOperand &MO = I->getOperand(K);
2016       if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
2017         continue;
2018       if (MO.isDef() && MO.getReg() == BaseReg)
2019         return false;
2020       if (MO.isUse() && MO.getReg() == BaseReg) {
2021         BaseRegKill = BaseRegKill || MO.isKill();
2022         CanDeleteLEA = false;
2023       }
2024     }
2025   }
2026
2027   if (!RemovableAdd)
2028     return true;
2029
2030   // Check the add really is removable, and that nothing else in the block
2031   // clobbers BaseReg.
2032   for (++I; &*I != JumpMI; ++I) {
2033     for (unsigned K = 0, E = I->getNumOperands(); K != E; ++K) {
2034       const MachineOperand &MO = I->getOperand(K);
2035       if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
2036         continue;
2037       if (MO.isDef() && MO.getReg() == BaseReg)
2038         return false;
2039       if (MO.isUse() && MO.getReg() == EntryReg)
2040         RemovableAdd = nullptr;
2041     }
2042   }
2043
2044   if (RemovableAdd) {
2045     RemovableAdd->eraseFromParent();
2046     DeadSize += 4;
2047   } else if (BaseReg == EntryReg) {
2048     // The add wasn't removable, but clobbered the base for the TBB. So we can't
2049     // preserve it.
2050     return false;
2051   }
2052
2053   // We reached the end of the block without seeing another definition of
2054   // BaseReg (except, possibly the t2ADDrs, which was removed). BaseReg can be
2055   // used in the TBB/TBH if necessary.
2056   return true;
2057 }
2058
2059 /// \brief Returns whether CPEMI is the first instruction in the block
2060 /// immediately following JTMI (assumed to be a TBB or TBH terminator). If so,
2061 /// we can switch the first register to PC and usually remove the address
2062 /// calculation that preceeded it.
2063 static bool jumpTableFollowsTB(MachineInstr *JTMI, MachineInstr *CPEMI) {
2064   MachineFunction::iterator MBB = JTMI->getParent();
2065   MachineFunction *MF = MBB->getParent();
2066   ++MBB;
2067
2068   return MBB != MF->end() && MBB->begin() != MBB->end() &&
2069          &*MBB->begin() == CPEMI;
2070 }
2071
2072 /// optimizeThumb2JumpTables - Use tbb / tbh instructions to generate smaller
2073 /// jumptables when it's possible.
2074 bool ARMConstantIslands::optimizeThumb2JumpTables() {
2075   bool MadeChange = false;
2076
2077   // FIXME: After the tables are shrunk, can we get rid some of the
2078   // constantpool tables?
2079   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF->getJumpTableInfo();
2080   if (!MJTI) return false;
2081
2082   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
2083   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
2084     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
2085     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
2086     unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
2087     unsigned JTOpIdx = NumOps - (MI->isPredicable() ? 2 : 1);
2088     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
2089     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
2090     assert(JTI < JT.size());
2091
2092     bool ByteOk = true;
2093     bool HalfWordOk = true;
2094     unsigned JTOffset = getOffsetOf(MI) + 4;
2095     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
2096     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
2097       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
2098       unsigned DstOffset = BBInfo[MBB->getNumber()].Offset;
2099       // Negative offset is not ok. FIXME: We should change BB layout to make
2100       // sure all the branches are forward.
2101       if (ByteOk && (DstOffset - JTOffset) > ((1<<8)-1)*2)
2102         ByteOk = false;
2103       unsigned TBHLimit = ((1<<16)-1)*2;
2104       if (HalfWordOk && (DstOffset - JTOffset) > TBHLimit)
2105         HalfWordOk = false;
2106       if (!ByteOk && !HalfWordOk)
2107         break;
2108     }
2109
2110     if (!ByteOk && !HalfWordOk)
2111       continue;
2112
2113     MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
2114     if (!MI->getOperand(0).isKill()) // FIXME: needed now?
2115       continue;
2116     unsigned IdxReg = MI->getOperand(1).getReg();
2117     bool IdxRegKill = MI->getOperand(1).isKill();
2118
2119     CPUser &User = CPUsers[JumpTableUserIndices[JTI]];
2120     unsigned DeadSize = 0;
2121     bool CanDeleteLEA = false;
2122     bool BaseRegKill = false;
2123     bool PreservedBaseReg =
2124         preserveBaseRegister(MI, User.MI, DeadSize, CanDeleteLEA, BaseRegKill);
2125
2126     if (!jumpTableFollowsTB(MI, User.CPEMI) && !PreservedBaseReg)
2127       continue;
2128
2129     DEBUG(dbgs() << "Shrink JT: " << *MI);
2130     MachineInstr *CPEMI = User.CPEMI;
2131     unsigned Opc = ByteOk ? ARM::t2TBB_JT : ARM::t2TBH_JT;
2132     MachineBasicBlock::iterator MI_JT = MI;
2133     MachineInstr *NewJTMI =
2134         BuildMI(*MBB, MI_JT, MI->getDebugLoc(), TII->get(Opc))
2135             .addReg(User.MI->getOperand(0).getReg(),
2136                     getKillRegState(BaseRegKill))
2137             .addReg(IdxReg, getKillRegState(IdxRegKill))
2138             .addJumpTableIndex(JTI, JTOP.getTargetFlags())
2139             .addImm(CPEMI->getOperand(0).getImm());
2140     DEBUG(dbgs() << "BB#" << MBB->getNumber() << ": " << *NewJTMI);
2141
2142     unsigned JTOpc = ByteOk ? ARM::JUMPTABLE_TBB : ARM::JUMPTABLE_TBH;
2143     CPEMI->setDesc(TII->get(JTOpc));
2144
2145     if (jumpTableFollowsTB(MI, User.CPEMI)) {
2146       NewJTMI->getOperand(0).setReg(ARM::PC);
2147       NewJTMI->getOperand(0).setIsKill(false);
2148
2149       if (CanDeleteLEA)  {
2150         User.MI->eraseFromParent();
2151         DeadSize += 4;
2152
2153         // The LEA was eliminated, the TBB instruction becomes the only new user
2154         // of the jump table.
2155         User.MI = NewJTMI;
2156         User.MaxDisp = 4;
2157         User.NegOk = false;
2158         User.IsSoImm = false;
2159         User.KnownAlignment = false;
2160       } else {
2161         // The LEA couldn't be eliminated, so we must add another CPUser to
2162         // record the TBB or TBH use.
2163         int CPEntryIdx = JumpTableEntryIndices[JTI];
2164         auto &CPEs = CPEntries[CPEntryIdx];
2165         auto Entry = std::find_if(CPEs.begin(), CPEs.end(), [&](CPEntry &E) {
2166           return E.CPEMI == User.CPEMI;
2167         });
2168         ++Entry->RefCount;
2169         CPUsers.emplace_back(CPUser(NewJTMI, User.CPEMI, 4, false, false));
2170       }
2171     }
2172
2173     unsigned NewSize = TII->GetInstSizeInBytes(NewJTMI);
2174     unsigned OrigSize = TII->GetInstSizeInBytes(MI);
2175     MI->eraseFromParent();
2176
2177     int Delta = OrigSize - NewSize + DeadSize;
2178     BBInfo[MBB->getNumber()].Size -= Delta;
2179     adjustBBOffsetsAfter(MBB);
2180
2181     ++NumTBs;
2182     MadeChange = true;
2183   }
2184
2185   return MadeChange;
2186 }
2187
2188 /// reorderThumb2JumpTables - Adjust the function's block layout to ensure that
2189 /// jump tables always branch forwards, since that's what tbb and tbh need.
2190 bool ARMConstantIslands::reorderThumb2JumpTables() {
2191   bool MadeChange = false;
2192
2193   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF->getJumpTableInfo();
2194   if (!MJTI) return false;
2195
2196   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
2197   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
2198     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
2199     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
2200     unsigned NumOps = MCID.getNumOperands();
2201     unsigned JTOpIdx = NumOps - (MI->isPredicable() ? 2 : 1);
2202     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
2203     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
2204     assert(JTI < JT.size());
2205
2206     // We prefer if target blocks for the jump table come after the jump
2207     // instruction so we can use TB[BH]. Loop through the target blocks
2208     // and try to adjust them such that that's true.
2209     int JTNumber = MI->getParent()->getNumber();
2210     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
2211     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
2212       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
2213       int DTNumber = MBB->getNumber();
2214
2215       if (DTNumber < JTNumber) {
2216         // The destination precedes the switch. Try to move the block forward
2217         // so we have a positive offset.
2218         MachineBasicBlock *NewBB =
2219           adjustJTTargetBlockForward(MBB, MI->getParent());
2220         if (NewBB)
2221           MJTI->ReplaceMBBInJumpTable(JTI, JTBBs[j], NewBB);
2222         MadeChange = true;
2223       }
2224     }
2225   }
2226
2227   return MadeChange;
2228 }
2229
2230 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::
2231 adjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *JTBB) {
2232   // If the destination block is terminated by an unconditional branch,
2233   // try to move it; otherwise, create a new block following the jump
2234   // table that branches back to the actual target. This is a very simple
2235   // heuristic. FIXME: We can definitely improve it.
2236   MachineBasicBlock *TBB = nullptr, *FBB = nullptr;
2237   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
2238   SmallVector<MachineOperand, 4> CondPrior;
2239   MachineFunction::iterator BBi = BB;
2240   MachineFunction::iterator OldPrior = std::prev(BBi);
2241
2242   // If the block terminator isn't analyzable, don't try to move the block
2243   bool B = TII->AnalyzeBranch(*BB, TBB, FBB, Cond);
2244
2245   // If the block ends in an unconditional branch, move it. The prior block
2246   // has to have an analyzable terminator for us to move this one. Be paranoid
2247   // and make sure we're not trying to move the entry block of the function.
2248   if (!B && Cond.empty() && BB != MF->begin() &&
2249       !TII->AnalyzeBranch(*OldPrior, TBB, FBB, CondPrior)) {
2250     BB->moveAfter(JTBB);
2251     OldPrior->updateTerminator();
2252     BB->updateTerminator();
2253     // Update numbering to account for the block being moved.
2254     MF->RenumberBlocks();
2255     ++NumJTMoved;
2256     return nullptr;
2257   }
2258
2259   // Create a new MBB for the code after the jump BB.
2260   MachineBasicBlock *NewBB =
2261     MF->CreateMachineBasicBlock(JTBB->getBasicBlock());
2262   MachineFunction::iterator MBBI = JTBB; ++MBBI;
2263   MF->insert(MBBI, NewBB);
2264
2265   // Add an unconditional branch from NewBB to BB.
2266   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
2267   // correspond directly to anything in the source.
2268   assert (isThumb2 && "Adjusting for TB[BH] but not in Thumb2?");
2269   BuildMI(NewBB, DebugLoc(), TII->get(ARM::t2B)).addMBB(BB)
2270           .addImm(ARMCC::AL).addReg(0);
2271
2272   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
2273   MF->RenumberBlocks(NewBB);
2274
2275   // Update the CFG.
2276   NewBB->addSuccessor(BB);
2277   JTBB->removeSuccessor(BB);
2278   JTBB->addSuccessor(NewBB);
2279
2280   ++NumJTInserted;
2281   return NewBB;
2282 }