475edf309c0cee9db192c264d1cc00f778286f8f
[oota-llvm.git] / lib / Target / PowerPC / PPCBranchSelector.cpp
1 //===-- PPCBranchSelector.cpp - Emit long conditional branches-----*- C++ -*-=//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains a pass that scans a machine function to determine which
11 // conditional branches need more than 16 bits of displacement to reach their
12 // target basic block.  It does this in two passes; a calculation of basic block
13 // positions pass, and a branch pseudo op to machine branch opcode pass.  This
14 // pass should be run last, just before the assembly printer.
15 //
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 #define DEBUG_TYPE "ppc-branch-select"
19 #include "PPC.h"
20 #include "PPCInstrBuilder.h"
21 #include "PPCInstrInfo.h"
22 #include "MCTargetDesc/PPCPredicates.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
27 using namespace llvm;
28
29 STATISTIC(NumExpanded, "Number of branches expanded to long format");
30
31 namespace {
32   struct PPCBSel : public MachineFunctionPass {
33     static char ID;
34     PPCBSel() : MachineFunctionPass(ID) {}
35
36     /// BlockSizes - The sizes of the basic blocks in the function.
37     std::vector<unsigned> BlockSizes;
38
39     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
40
41     virtual const char *getPassName() const {
42       return "PowerPC Branch Selector";
43     }
44   };
45   char PPCBSel::ID = 0;
46 }
47
48 /// createPPCBranchSelectionPass - returns an instance of the Branch Selection
49 /// Pass
50 ///
51 FunctionPass *llvm::createPPCBranchSelectionPass() {
52   return new PPCBSel();
53 }
54
55 bool PPCBSel::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
56   const PPCInstrInfo *TII =
57                 static_cast<const PPCInstrInfo*>(Fn.getTarget().getInstrInfo());
58   // Give the blocks of the function a dense, in-order, numbering.
59   Fn.RenumberBlocks();
60   BlockSizes.resize(Fn.getNumBlockIDs());
61
62   // Measure each MBB and compute a size for the entire function.
63   unsigned FuncSize = 0;
64   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
65        ++MFI) {
66     MachineBasicBlock *MBB = MFI;
67
68     unsigned BlockSize = 0;
69     for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB->begin(), EE = MBB->end();
70          MBBI != EE; ++MBBI)
71       BlockSize += TII->GetInstSizeInBytes(MBBI);
72     
73     BlockSizes[MBB->getNumber()] = BlockSize;
74     FuncSize += BlockSize;
75   }
76   
77   // If the entire function is smaller than the displacement of a branch field,
78   // we know we don't need to shrink any branches in this function.  This is a
79   // common case.
80   if (FuncSize < (1 << 15)) {
81     BlockSizes.clear();
82     return false;
83   }
84   
85   // For each conditional branch, if the offset to its destination is larger
86   // than the offset field allows, transform it into a long branch sequence
87   // like this:
88   //   short branch:
89   //     bCC MBB
90   //   long branch:
91   //     b!CC $PC+8
92   //     b MBB
93   //
94   bool MadeChange = true;
95   bool EverMadeChange = false;
96   while (MadeChange) {
97     // Iteratively expand branches until we reach a fixed point.
98     MadeChange = false;
99   
100     for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
101          ++MFI) {
102       MachineBasicBlock &MBB = *MFI;
103       unsigned MBBStartOffset = 0;
104       for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
105            I != E; ++I) {
106         if (I->getOpcode() != PPC::BCC || I->getOperand(2).isImm()) {
107           MBBStartOffset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
108           continue;
109         }
110         
111         // Determine the offset from the current branch to the destination
112         // block.
113         MachineBasicBlock *Dest = I->getOperand(2).getMBB();
114         
115         int BranchSize;
116         if (Dest->getNumber() <= MBB.getNumber()) {
117           // If this is a backwards branch, the delta is the offset from the
118           // start of this block to this branch, plus the sizes of all blocks
119           // from this block to the dest.
120           BranchSize = MBBStartOffset;
121           
122           for (unsigned i = Dest->getNumber(), e = MBB.getNumber(); i != e; ++i)
123             BranchSize += BlockSizes[i];
124         } else {
125           // Otherwise, add the size of the blocks between this block and the
126           // dest to the number of bytes left in this block.
127           BranchSize = -MBBStartOffset;
128
129           for (unsigned i = MBB.getNumber(), e = Dest->getNumber(); i != e; ++i)
130             BranchSize += BlockSizes[i];
131         }
132
133         // If this branch is in range, ignore it.
134         if (isInt<16>(BranchSize)) {
135           MBBStartOffset += 4;
136           continue;
137         }
138         
139         // Otherwise, we have to expand it to a long branch.
140         // The BCC operands are:
141         // 0. PPC branch predicate
142         // 1. CR register
143         // 2. Target MBB
144         PPC::Predicate Pred = (PPC::Predicate)I->getOperand(0).getImm();
145         unsigned CRReg = I->getOperand(1).getReg();
146         
147         MachineInstr *OldBranch = I;
148         DebugLoc dl = OldBranch->getDebugLoc();
149         
150         // Jump over the uncond branch inst (i.e. $PC+8) on opposite condition.
151         BuildMI(MBB, I, dl, TII->get(PPC::BCC))
152           .addImm(PPC::InvertPredicate(Pred)).addReg(CRReg).addImm(2);
153         
154         // Uncond branch to the real destination.
155         I = BuildMI(MBB, I, dl, TII->get(PPC::B)).addMBB(Dest);
156
157         // Remove the old branch from the function.
158         OldBranch->eraseFromParent();
159         
160         // Remember that this instruction is 8-bytes, increase the size of the
161         // block by 4, remember to iterate.
162         BlockSizes[MBB.getNumber()] += 4;
163         MBBStartOffset += 8;
164         ++NumExpanded;
165         MadeChange = true;
166       }
167     }
168     EverMadeChange |= MadeChange;
169   }
170   
171   BlockSizes.clear();
172   return true;
173 }
174