[C++11] Replace llvm::next and llvm::prior with std::next and std::prev.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / Thumb2SizeReduction.cpp
index 65846b242215aa2a2995ef45d1d23123e221ddfa..f4ee00003ab135f98e09828a25879a8140ef1e9a 100644 (file)
@@ -9,19 +9,21 @@
 
 #define DEBUG_TYPE "t2-reduce-size"
 #include "ARM.h"
-#include "ARMAddressingModes.h"
-#include "ARMBaseRegisterInfo.h"
 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
+#include "ARMBaseRegisterInfo.h"
 #include "ARMSubtarget.h"
+#include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
 #include "Thumb2InstrInfo.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"        // To access Function attributes
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumNarrows,  "Number of 32-bit instrs reduced to 16-bit ones");
@@ -39,9 +41,9 @@ namespace {
   /// ReduceTable - A static table with information on mapping from wide
   /// opcodes to narrow
   struct ReduceEntry {
-    unsigned WideOpc;      // Wide opcode
-    unsigned NarrowOpc1;   // Narrow opcode to transform to
-    unsigned NarrowOpc2;   // Narrow opcode when it's two-address
+    uint16_t WideOpc;      // Wide opcode
+    uint16_t NarrowOpc1;   // Narrow opcode to transform to
+    uint16_t NarrowOpc2;   // Narrow opcode when it's two-address
     uint8_t  Imm1Limit;    // Limit of immediate field (bits)
     uint8_t  Imm2Limit;    // Limit of immediate field when it's two-address
     unsigned LowRegs1 : 1; // Only possible if low-registers are used
@@ -52,82 +54,79 @@ namespace {
     unsigned PredCC2  : 2;
     unsigned PartFlag : 1; // 16-bit instruction does partial flag update
     unsigned Special  : 1; // Needs to be dealt with specially
+    unsigned AvoidMovs: 1; // Avoid movs with shifter operand (for Swift)
   };
 
   static const ReduceEntry ReduceTable[] = {
-    // Wide,        Narrow1,      Narrow2,     imm1,imm2,  lo1, lo2, P/C, PF, S
-    { ARM::t2ADCrr, 0,            ARM::tADC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2ADDri, ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,    1,   1,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2ADDrr, ARM::tADDrr,  ARM::tADDhirr, 0,   0,    1,   0,  0,1, 0,0 },
-    { ARM::t2ADDSri,ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,    1,   1,  2,2, 0,1 },
-    { ARM::t2ADDSrr,ARM::tADDrr,  0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0,1 },
-    { ARM::t2ANDrr, 0,            ARM::tAND,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2ASRri, ARM::tASRri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2ASRrr, 0,            ARM::tASRrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2BICrr, 0,            ARM::tBIC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    //FIXME: Disable CMN, as CCodes are backwards from compare expectations
-    //{ ARM::t2CMNrr, ARM::tCMN,  0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0,0 },
-    { ARM::t2CMPri, ARM::tCMPi8,  0,             8,   0,    1,   0,  2,0, 0,0 },
-    { ARM::t2CMPrr, ARM::tCMPhir, 0,             0,   0,    0,   0,  2,0, 0,1 },
-    { ARM::t2EORrr, 0,            ARM::tEOR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    // FIXME: adr.n immediate offset must be multiple of 4.
-    //{ ARM::t2LEApcrelJT,ARM::tLEApcrelJT, 0,   0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2LSLri, ARM::tLSLri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2LSLrr, 0,            ARM::tLSLrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2LSRri, ARM::tLSRri,  0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2LSRrr, 0,            ARM::tLSRrr,   0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    // FIXME: tMOVi8 and tMVN also partially update CPSR but they are less
-    // likely to cause issue in the loop. As a size / performance workaround,
-    // they are not marked as such.
-    { ARM::t2MOVi,  ARM::tMOVi8,  0,             8,   0,    1,   0,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2MOVi16,ARM::tMOVi8,  0,             8,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    // FIXME: Do we need the 16-bit 'S' variant?
-    { ARM::t2MOVr,ARM::tMOVgpr2gpr,0,            0,   0,    0,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2MOVCCr,0,            ARM::tMOVCCr,  0,   0,    0,   0,  0,1, 0,0 },
-    { ARM::t2MOVCCi,0,            ARM::tMOVCCi,  0,   8,    0,   1,  0,1, 0,0 },
-    { ARM::t2MUL,   0,            ARM::tMUL,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2MVNr,  ARM::tMVN,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2ORRrr, 0,            ARM::tORR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2REV,   ARM::tREV,    0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2REV16, ARM::tREV16,  0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2REVSH, ARM::tREVSH,  0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2RORrr, 0,            ARM::tROR,     0,   0,    0,   1,  0,0, 1,0 },
-    { ARM::t2RSBri, ARM::tRSB,    0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2RSBSri,ARM::tRSB,    0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0,1 },
-    { ARM::t2SBCrr, 0,            ARM::tSBC,     0,   0,    0,   1,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2SUBri, ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,    1,   1,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2SUBrr, ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,0 },
-    { ARM::t2SUBSri,ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,    1,   1,  2,2, 0,0 },
-    { ARM::t2SUBSrr,ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0,0 },
-    { ARM::t2SXTBr, ARM::tSXTB,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2SXTHr, ARM::tSXTH,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2TSTrr, ARM::tTST,    0,             0,   0,    1,   0,  2,0, 0,0 },
-    { ARM::t2UXTBr, ARM::tUXTB,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-    { ARM::t2UXTHr, ARM::tUXTH,   0,             0,   0,    1,   0,  1,0, 0,0 },
-
-    // FIXME: Clean this up after splitting each Thumb load / store opcode
-    // into multiple ones.
-    { ARM::t2LDRi12,ARM::tLDRi,   ARM::tLDRspi,  5,   8,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRs,  ARM::tLDRr,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRBi12,ARM::tLDRBi, 0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRBs, ARM::tLDRBr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRHi12,ARM::tLDRHi, 0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRHs, ARM::tLDRHr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRSBs,ARM::tLDRSB,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2LDRSHs,ARM::tLDRSH,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRi12,ARM::tSTRi,   ARM::tSTRspi,  5,   8,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRs,  ARM::tSTRr,   0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRBi12,ARM::tSTRBi, 0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRBs, ARM::tSTRBr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRHi12,ARM::tSTRHi, 0,             5,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-    { ARM::t2STRHs, ARM::tSTRHr,  0,             0,   0,    1,   0,  0,0, 0,1 },
-
-    { ARM::t2LDMIA, ARM::tLDMIA,  0,             0,   0,    1,   1,  1,1, 0,1 },
-    { ARM::t2LDMIA_RET,0,         ARM::tPOP_RET, 0,   0,    1,   1,  1,1, 0,1 },
-    { ARM::t2LDMIA_UPD,ARM::tLDMIA_UPD,ARM::tPOP,0,   0,    1,   1,  1,1, 0,1 },
-    // ARM::t2STM (with no basereg writeback) has no Thumb1 equivalent
-    { ARM::t2STMIA_UPD,ARM::tSTMIA_UPD, 0,       0,   0,    1,   1,  1,1, 0,1 },
-    { ARM::t2STMDB_UPD, 0,        ARM::tPUSH,    0,   0,    1,   1,  1,1, 0,1 },
+  // Wide,        Narrow1,      Narrow2,     imm1,imm2, lo1, lo2, P/C,PF,S,AM
+  { ARM::t2ADCrr, 0,            ARM::tADC,     0,   0,   0,   1,  0,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2ADDri, ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,   1,   1,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2ADDrr, ARM::tADDrr,  ARM::tADDhirr, 0,   0,   1,   0,  0,1, 0,0,0 },
+  { ARM::t2ADDSri,ARM::tADDi3,  ARM::tADDi8,   3,   8,   1,   1,  2,2, 0,1,0 },
+  { ARM::t2ADDSrr,ARM::tADDrr,  0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2ANDrr, 0,            ARM::tAND,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  { ARM::t2ASRri, ARM::tASRri,  0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2ASRrr, 0,            ARM::tASRrr,   0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2BICrr, 0,            ARM::tBIC,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  //FIXME: Disable CMN, as CCodes are backwards from compare expectations
+  //{ ARM::t2CMNrr, ARM::tCMN,  0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2CMNzrr, ARM::tCMNz,  0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2CMPri, ARM::tCMPi8,  0,             8,   0,   1,   0,  2,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2CMPrr, ARM::tCMPhir, 0,             0,   0,   0,   0,  2,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2EORrr, 0,            ARM::tEOR,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  // FIXME: adr.n immediate offset must be multiple of 4.
+  //{ ARM::t2LEApcrelJT,ARM::tLEApcrelJT, 0,   0,   0,   1,   0,  1,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2LSLri, ARM::tLSLri,  0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2LSLrr, 0,            ARM::tLSLrr,   0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2LSRri, ARM::tLSRri,  0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2LSRrr, 0,            ARM::tLSRrr,   0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,1 },
+  { ARM::t2MOVi,  ARM::tMOVi8,  0,             8,   0,   1,   0,  0,0, 1,0,0 },
+  { ARM::t2MOVi16,ARM::tMOVi8,  0,             8,   0,   1,   0,  0,0, 1,1,0 },
+  // FIXME: Do we need the 16-bit 'S' variant?
+  { ARM::t2MOVr,ARM::tMOVr,     0,             0,   0,   0,   0,  1,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2MUL,   0,            ARM::tMUL,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  { ARM::t2MVNr,  ARM::tMVN,    0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2ORRrr, 0,            ARM::tORR,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  { ARM::t2REV,   ARM::tREV,    0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2REV16, ARM::tREV16,  0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2REVSH, ARM::tREVSH,  0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2RORrr, 0,            ARM::tROR,     0,   0,   0,   1,  0,0, 1,0,0 },
+  { ARM::t2RSBri, ARM::tRSB,    0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2RSBSri,ARM::tRSB,    0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2SBCrr, 0,            ARM::tSBC,     0,   0,   0,   1,  0,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2SUBri, ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,   1,   1,  0,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2SUBrr, ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2SUBSri,ARM::tSUBi3,  ARM::tSUBi8,   3,   8,   1,   1,  2,2, 0,0,0 },
+  { ARM::t2SUBSrr,ARM::tSUBrr,  0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2SXTB,  ARM::tSXTB,   0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2SXTH,  ARM::tSXTH,   0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2TSTrr, ARM::tTST,    0,             0,   0,   1,   0,  2,0, 0,0,0 },
+  { ARM::t2UXTB,  ARM::tUXTB,   0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2UXTH,  ARM::tUXTH,   0,             0,   0,   1,   0,  1,0, 0,1,0 },
+
+  // FIXME: Clean this up after splitting each Thumb load / store opcode
+  // into multiple ones.
+  { ARM::t2LDRi12,ARM::tLDRi,   ARM::tLDRspi,  5,   8,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRs,  ARM::tLDRr,   0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRBi12,ARM::tLDRBi, 0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRBs, ARM::tLDRBr,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRHi12,ARM::tLDRHi, 0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRHs, ARM::tLDRHr,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRSBs,ARM::tLDRSB,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDRSHs,ARM::tLDRSH,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRi12,ARM::tSTRi,   ARM::tSTRspi,  5,   8,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRs,  ARM::tSTRr,   0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRBi12,ARM::tSTRBi, 0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRBs, ARM::tSTRBr,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRHi12,ARM::tSTRHi, 0,             5,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STRHs, ARM::tSTRHr,  0,             0,   0,   1,   0,  0,0, 0,1,0 },
+
+  { ARM::t2LDMIA, ARM::tLDMIA,  0,             0,   0,   1,   1,  1,1, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDMIA_RET,0,         ARM::tPOP_RET, 0,   0,   1,   1,  1,1, 0,1,0 },
+  { ARM::t2LDMIA_UPD,ARM::tLDMIA_UPD,ARM::tPOP,0,   0,   1,   1,  1,1, 0,1,0 },
+  // ARM::t2STM (with no basereg writeback) has no Thumb1 equivalent
+  { ARM::t2STMIA_UPD,ARM::tSTMIA_UPD, 0,       0,   0,   1,   1,  1,1, 0,1,0 },
+  { ARM::t2STMDB_UPD, 0,        ARM::tPUSH,    0,   0,   1,   1,  1,1, 0,1,0 }
   };
 
   class Thumb2SizeReduce : public MachineFunctionPass {
@@ -148,7 +147,7 @@ namespace {
     /// ReduceOpcodeMap - Maps wide opcode to index of entry in ReduceTable.
     DenseMap<unsigned, unsigned> ReduceOpcodeMap;
 
-    bool canAddPseudoFlagDep(MachineInstr *Def, MachineInstr *Use);
+    bool canAddPseudoFlagDep(MachineInstr *Use, bool IsSelfLoop);
 
     bool VerifyPredAndCC(MachineInstr *MI, const ReduceEntry &Entry,
                          bool is2Addr, ARMCC::CondCodes Pred,
@@ -158,28 +157,52 @@ namespace {
                          const ReduceEntry &Entry);
 
     bool ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
-                       const ReduceEntry &Entry, bool LiveCPSR,
-                       MachineInstr *CPSRDef);
+                       const ReduceEntry &Entry, bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop);
 
     /// ReduceTo2Addr - Reduce a 32-bit instruction to a 16-bit two-address
     /// instruction.
     bool ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
-                       const ReduceEntry &Entry,
-                       bool LiveCPSR, MachineInstr *CPSRDef);
+                       const ReduceEntry &Entry, bool LiveCPSR,
+                       bool IsSelfLoop);
 
     /// ReduceToNarrow - Reduce a 32-bit instruction to a 16-bit
     /// non-two-address instruction.
     bool ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
-                        const ReduceEntry &Entry,
-                        bool LiveCPSR, MachineInstr *CPSRDef);
+                        const ReduceEntry &Entry, bool LiveCPSR,
+                        bool IsSelfLoop);
+
+    /// ReduceMI - Attempt to reduce MI, return true on success.
+    bool ReduceMI(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
+                  bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop);
 
     /// ReduceMBB - Reduce width of instructions in the specified basic block.
     bool ReduceMBB(MachineBasicBlock &MBB);
+
+    bool OptimizeSize;
+    bool MinimizeSize;
+
+    // Last instruction to define CPSR in the current block.
+    MachineInstr *CPSRDef;
+    // Was CPSR last defined by a high latency instruction?
+    // When CPSRDef is null, this refers to CPSR defs in predecessors.
+    bool HighLatencyCPSR;
+
+    struct MBBInfo {
+      // The flags leaving this block have high latency.
+      bool HighLatencyCPSR;
+      // Has this block been visited yet?
+      bool Visited;
+
+      MBBInfo() : HighLatencyCPSR(false), Visited(false) {}
+    };
+
+    SmallVector<MBBInfo, 8> BlockInfo;
   };
   char Thumb2SizeReduce::ID = 0;
 }
 
 Thumb2SizeReduce::Thumb2SizeReduce() : MachineFunctionPass(ID) {
+  OptimizeSize = MinimizeSize = false;
   for (unsigned i = 0, e = array_lengthof(ReduceTable); i != e; ++i) {
     unsigned FromOpc = ReduceTable[i].WideOpc;
     if (!ReduceOpcodeMap.insert(std::make_pair(FromOpc, i)).second)
@@ -188,12 +211,22 @@ Thumb2SizeReduce::Thumb2SizeReduce() : MachineFunctionPass(ID) {
 }
 
 static bool HasImplicitCPSRDef(const MCInstrDesc &MCID) {
-  for (const unsigned *Regs = MCID.ImplicitDefs; *Regs; ++Regs)
+  for (const uint16_t *Regs = MCID.getImplicitDefs(); *Regs; ++Regs)
     if (*Regs == ARM::CPSR)
       return true;
   return false;
 }
 
+// Check for a likely high-latency flag def.
+static bool isHighLatencyCPSR(MachineInstr *Def) {
+  switch(Def->getOpcode()) {
+  case ARM::FMSTAT:
+  case ARM::tMUL:
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
 /// canAddPseudoFlagDep - For A9 (and other out-of-order) implementations,
 /// the 's' 16-bit instruction partially update CPSR. Abort the
 /// transformation to avoid adding false dependency on last CPSR setting
@@ -212,13 +245,19 @@ static bool HasImplicitCPSRDef(const MCInstrDesc &MCID) {
 /// In this case it would have been ok to narrow the mul.w to muls since there
 /// are indirect RAW dependency between the muls and the mul.w
 bool
-Thumb2SizeReduce::canAddPseudoFlagDep(MachineInstr *Def, MachineInstr *Use) {
-  if (!Def || !STI->avoidCPSRPartialUpdate())
+Thumb2SizeReduce::canAddPseudoFlagDep(MachineInstr *Use, bool FirstInSelfLoop) {
+  // Disable the check for -Oz (aka OptimizeForSizeHarder).
+  if (MinimizeSize || !STI->avoidCPSRPartialUpdate())
     return false;
 
+  if (!CPSRDef)
+    // If this BB loops back to itself, conservatively avoid narrowing the
+    // first instruction that does partial flag update.
+    return HighLatencyCPSR || FirstInSelfLoop;
+
   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
-  for (unsigned i = 0, e = Def->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    const MachineOperand &MO = Def->getOperand(i);
+  for (unsigned i = 0, e = CPSRDef->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = CPSRDef->getOperand(i);
     if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || MO.isUse())
       continue;
     unsigned Reg = MO.getReg();
@@ -236,6 +275,16 @@ Thumb2SizeReduce::canAddPseudoFlagDep(MachineInstr *Def, MachineInstr *Use) {
       return false;
   }
 
+  // If the current CPSR has high latency, try to avoid the false dependency.
+  if (HighLatencyCPSR)
+    return true;
+
+  // tMOVi8 usually doesn't start long dependency chains, and there are a lot
+  // of them, so always shrink them when CPSR doesn't have high latency.
+  if (Use->getOpcode() == ARM::t2MOVi ||
+      Use->getOpcode() == ARM::t2MOVi16)
+    return false;
+
   // No read-after-write dependency. The narrowing will add false dependency.
   return true;
 }
@@ -444,7 +493,7 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceLoadStore(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 
   // Add the 16-bit load / store instruction.
   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
-  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, TII->get(Opc));
+  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, dl, TII->get(Opc));
   if (!isLdStMul) {
     MIB.addOperand(MI->getOperand(0));
     MIB.addOperand(MI->getOperand(1));
@@ -470,7 +519,7 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceLoadStore(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 
   DEBUG(errs() << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB);
 
-  MBB.erase(MI);
+  MBB.erase_instr(MI);
   ++NumLdSts;
   return true;
 }
@@ -478,41 +527,45 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceLoadStore(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 bool
 Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
                                 const ReduceEntry &Entry,
-                                bool LiveCPSR, MachineInstr *CPSRDef) {
+                                bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop) {
   unsigned Opc = MI->getOpcode();
   if (Opc == ARM::t2ADDri) {
     // If the source register is SP, try to reduce to tADDrSPi, otherwise
     // it's a normal reduce.
     if (MI->getOperand(1).getReg() != ARM::SP) {
-      if (ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef))
+      if (ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop))
         return true;
-      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef);
+      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
     }
     // Try to reduce to tADDrSPi.
     unsigned Imm = MI->getOperand(2).getImm();
     // The immediate must be in range, the destination register must be a low
-    // reg, and the condition flags must not be being set.
-    if (Imm & 3 || Imm > 1024)
+    // reg, the predicate must be "always" and the condition flags must not
+    // be being set.
+    if (Imm & 3 || Imm > 1020)
       return false;
     if (!isARMLowRegister(MI->getOperand(0).getReg()))
       return false;
+    if (MI->getOperand(3).getImm() != ARMCC::AL)
+      return false;
     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
     if (MCID.hasOptionalDef() &&
         MI->getOperand(MCID.getNumOperands()-1).getReg() == ARM::CPSR)
       return false;
 
-    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, MI->getDebugLoc(),
+    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(),
                                       TII->get(ARM::tADDrSPi))
       .addOperand(MI->getOperand(0))
       .addOperand(MI->getOperand(1))
       .addImm(Imm / 4); // The tADDrSPi has an implied scale by four.
+    AddDefaultPred(MIB);
 
     // Transfer MI flags.
     MIB.setMIFlags(MI->getFlags());
 
     DEBUG(errs() << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " <<*MIB);
 
-    MBB.erase(MI);
+    MBB.erase_instr(MI);
     ++NumNarrows;
     return true;
   }
@@ -520,8 +573,7 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
   if (Entry.LowRegs1 && !VerifyLowRegs(MI))
     return false;
 
-  const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
-  if (MCID.mayLoad() || MCID.mayStore())
+  if (MI->mayLoad() || MI->mayStore())
     return ReduceLoadStore(MBB, MI, Entry);
 
   switch (Opc) {
@@ -533,26 +585,30 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
       switch (Opc) {
       default: break;
       case ARM::t2ADDSri: {
-        if (ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef))
+        if (ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop))
           return true;
         // fallthrough
       }
       case ARM::t2ADDSrr:
-        return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef);
+        return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
       }
     }
     break;
   }
   case ARM::t2RSBri:
   case ARM::t2RSBSri:
+  case ARM::t2SXTB:
+  case ARM::t2SXTH:
+  case ARM::t2UXTB:
+  case ARM::t2UXTH:
     if (MI->getOperand(2).getImm() == 0)
-      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef);
+      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
     break;
   case ARM::t2MOVi16:
     // Can convert only 'pure' immediate operands, not immediates obtained as
     // globals' addresses.
     if (MI->getOperand(1).isImm())
-      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef);
+      return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
     break;
   case ARM::t2CMPrr: {
     // Try to reduce to the lo-reg only version first. Why there are two
@@ -561,10 +617,10 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
     // are prioritized, but the table assumes a unique entry for each
     // source insn opcode. So for now, we hack a local entry record to use.
     static const ReduceEntry NarrowEntry =
-      { ARM::t2CMPrr,ARM::tCMPr, 0, 0, 0, 1, 1,2, 0, 0,1 };
-    if (ReduceToNarrow(MBB, MI, NarrowEntry, LiveCPSR, CPSRDef))
+      { ARM::t2CMPrr,ARM::tCMPr, 0, 0, 0, 1, 1,2, 0, 0,1,0 };
+    if (ReduceToNarrow(MBB, MI, NarrowEntry, LiveCPSR, IsSelfLoop))
       return true;
-    return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef);
+    return ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
   }
   }
   return false;
@@ -573,14 +629,37 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceSpecial(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 bool
 Thumb2SizeReduce::ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
                                 const ReduceEntry &Entry,
-                                bool LiveCPSR, MachineInstr *CPSRDef) {
+                                bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop) {
 
   if (ReduceLimit2Addr != -1 && ((int)Num2Addrs >= ReduceLimit2Addr))
     return false;
 
+  if (!MinimizeSize && !OptimizeSize && Entry.AvoidMovs &&
+      STI->avoidMOVsShifterOperand())
+    // Don't issue movs with shifter operand for some CPUs unless we
+    // are optimizing / minimizing for size.
+    return false;
+
   unsigned Reg0 = MI->getOperand(0).getReg();
   unsigned Reg1 = MI->getOperand(1).getReg();
-  if (Reg0 != Reg1) {
+  // t2MUL is "special". The tied source operand is second, not first.
+  if (MI->getOpcode() == ARM::t2MUL) {
+    unsigned Reg2 = MI->getOperand(2).getReg();
+    // Early exit if the regs aren't all low regs.
+    if (!isARMLowRegister(Reg0) || !isARMLowRegister(Reg1)
+        || !isARMLowRegister(Reg2))
+      return false;
+    if (Reg0 != Reg2) {
+      // If the other operand also isn't the same as the destination, we
+      // can't reduce.
+      if (Reg1 != Reg0)
+        return false;
+      // Try to commute the operands to make it a 2-address instruction.
+      MachineInstr *CommutedMI = TII->commuteInstruction(MI);
+      if (!CommutedMI)
+        return false;
+    }
+  } else if (Reg0 != Reg1) {
     // Try to commute the operands to make it a 2-address instruction.
     unsigned CommOpIdx1, CommOpIdx2;
     if (!TII->findCommutedOpIndices(MI, CommOpIdx1, CommOpIdx2) ||
@@ -631,12 +710,12 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
   // Avoid adding a false dependency on partial flag update by some 16-bit
   // instructions which has the 's' bit set.
   if (Entry.PartFlag && NewMCID.hasOptionalDef() && HasCC &&
-      canAddPseudoFlagDep(CPSRDef, MI))
+      canAddPseudoFlagDep(MI, IsSelfLoop))
     return false;
 
   // Add the 16-bit instruction.
   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
-  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, NewMCID);
+  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, dl, NewMCID);
   MIB.addOperand(MI->getOperand(0));
   if (NewMCID.hasOptionalDef()) {
     if (HasCC)
@@ -660,7 +739,7 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 
   DEBUG(errs() << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB);
 
-  MBB.erase(MI);
+  MBB.erase_instr(MI);
   ++Num2Addrs;
   return true;
 }
@@ -668,10 +747,16 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceTo2Addr(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 bool
 Thumb2SizeReduce::ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
                                  const ReduceEntry &Entry,
-                                 bool LiveCPSR, MachineInstr *CPSRDef) {
+                                 bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop) {
   if (ReduceLimit != -1 && ((int)NumNarrows >= ReduceLimit))
     return false;
 
+  if (!MinimizeSize && !OptimizeSize && Entry.AvoidMovs &&
+      STI->avoidMOVsShifterOperand())
+    // Don't issue movs with shifter operand for some CPUs unless we
+    // are optimizing / minimizing for size.
+    return false;
+
   unsigned Limit = ~0U;
   if (Entry.Imm1Limit)
     Limit = (1 << Entry.Imm1Limit) - 1;
@@ -721,12 +806,12 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
   // Avoid adding a false dependency on partial flag update by some 16-bit
   // instructions which has the 's' bit set.
   if (Entry.PartFlag && NewMCID.hasOptionalDef() && HasCC &&
-      canAddPseudoFlagDep(CPSRDef, MI))
+      canAddPseudoFlagDep(MI, IsSelfLoop))
     return false;
 
   // Add the 16-bit instruction.
   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
-  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, *MI, dl, NewMCID);
+  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, dl, NewMCID);
   MIB.addOperand(MI->getOperand(0));
   if (NewMCID.hasOptionalDef()) {
     if (HasCC)
@@ -741,7 +826,11 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
     if (i < NumOps && MCID.OpInfo[i].isOptionalDef())
       continue;
     if ((MCID.getOpcode() == ARM::t2RSBSri ||
-         MCID.getOpcode() == ARM::t2RSBri) && i == 2)
+         MCID.getOpcode() == ARM::t2RSBri ||
+         MCID.getOpcode() == ARM::t2SXTB ||
+         MCID.getOpcode() == ARM::t2SXTH ||
+         MCID.getOpcode() == ARM::t2UXTB ||
+         MCID.getOpcode() == ARM::t2UXTH) && i == 2)
       // Skip the zero immediate operand, it's now implicit.
       continue;
     bool isPred = (i < NumOps && MCID.OpInfo[i].isPredicate());
@@ -762,7 +851,7 @@ Thumb2SizeReduce::ReduceToNarrow(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 
   DEBUG(errs() << "Converted 32-bit: " << *MI << "       to 16-bit: " << *MIB);
 
-  MBB.erase(MI);
+  MBB.erase_instr(MI);
   ++NumNarrows;
   return true;
 }
@@ -801,64 +890,119 @@ static bool UpdateCPSRUse(MachineInstr &MI, bool LiveCPSR) {
   return LiveCPSR;
 }
 
+bool Thumb2SizeReduce::ReduceMI(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
+                                bool LiveCPSR, bool IsSelfLoop) {
+  unsigned Opcode = MI->getOpcode();
+  DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator OPI = ReduceOpcodeMap.find(Opcode);
+  if (OPI == ReduceOpcodeMap.end())
+    return false;
+  const ReduceEntry &Entry = ReduceTable[OPI->second];
+
+  // Don't attempt normal reductions on "special" cases for now.
+  if (Entry.Special)
+    return ReduceSpecial(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop);
+
+  // Try to transform to a 16-bit two-address instruction.
+  if (Entry.NarrowOpc2 &&
+      ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop))
+    return true;
+
+  // Try to transform to a 16-bit non-two-address instruction.
+  if (Entry.NarrowOpc1 &&
+      ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, IsSelfLoop))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
 bool Thumb2SizeReduce::ReduceMBB(MachineBasicBlock &MBB) {
   bool Modified = false;
 
   // Yes, CPSR could be livein.
   bool LiveCPSR = MBB.isLiveIn(ARM::CPSR);
-  MachineInstr *CPSRDef = 0;
+  MachineInstr *BundleMI = 0;
+
+  CPSRDef = 0;
+  HighLatencyCPSR = false;
+
+  // Check predecessors for the latest CPSRDef.
+  for (MachineBasicBlock::pred_iterator
+       I = MBB.pred_begin(), E = MBB.pred_end(); I != E; ++I) {
+    const MBBInfo &PInfo = BlockInfo[(*I)->getNumber()];
+    if (!PInfo.Visited) {
+      // Since blocks are visited in RPO, this must be a back-edge.
+      continue;
+    }
+    if (PInfo.HighLatencyCPSR) {
+      HighLatencyCPSR = true;
+      break;
+    }
+  }
 
-  MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin(), E = MBB.end();
-  MachineBasicBlock::iterator NextMII;
+  // If this BB loops back to itself, conservatively avoid narrowing the
+  // first instruction that does partial flag update.
+  bool IsSelfLoop = MBB.isSuccessor(&MBB);
+  MachineBasicBlock::instr_iterator MII = MBB.instr_begin(),E = MBB.instr_end();
+  MachineBasicBlock::instr_iterator NextMII;
   for (; MII != E; MII = NextMII) {
-    NextMII = llvm::next(MII);
+    NextMII = std::next(MII);
 
     MachineInstr *MI = &*MII;
-    LiveCPSR = UpdateCPSRUse(*MI, LiveCPSR);
+    if (MI->isBundle()) {
+      BundleMI = MI;
+      continue;
+    }
+    if (MI->isDebugValue())
+      continue;
 
-    unsigned Opcode = MI->getOpcode();
-    DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator OPI = ReduceOpcodeMap.find(Opcode);
-    if (OPI != ReduceOpcodeMap.end()) {
-      const ReduceEntry &Entry = ReduceTable[OPI->second];
-      // Ignore "special" cases for now.
-      if (Entry.Special) {
-        if (ReduceSpecial(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef)) {
-          Modified = true;
-          MachineBasicBlock::iterator I = prior(NextMII);
-          MI = &*I;
-        }
-        goto ProcessNext;
-      }
+    LiveCPSR = UpdateCPSRUse(*MI, LiveCPSR);
 
-      // Try to transform to a 16-bit two-address instruction.
-      if (Entry.NarrowOpc2 &&
-          ReduceTo2Addr(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef)) {
-        Modified = true;
-        MachineBasicBlock::iterator I = prior(NextMII);
-        MI = &*I;
-        goto ProcessNext;
-      }
+    // Does NextMII belong to the same bundle as MI?
+    bool NextInSameBundle = NextMII != E && NextMII->isBundledWithPred();
+
+    if (ReduceMI(MBB, MI, LiveCPSR, IsSelfLoop)) {
+      Modified = true;
+      MachineBasicBlock::instr_iterator I = std::prev(NextMII);
+      MI = &*I;
+      // Removing and reinserting the first instruction in a bundle will break
+      // up the bundle. Fix the bundling if it was broken.
+      if (NextInSameBundle && !NextMII->isBundledWithPred())
+        NextMII->bundleWithPred();
+    }
 
-      // Try to transform to a 16-bit non-two-address instruction.
-      if (Entry.NarrowOpc1 &&
-          ReduceToNarrow(MBB, MI, Entry, LiveCPSR, CPSRDef)) {
-        Modified = true;
-        MachineBasicBlock::iterator I = prior(NextMII);
-        MI = &*I;
-      }
+    if (!NextInSameBundle && MI->isInsideBundle()) {
+      // FIXME: Since post-ra scheduler operates on bundles, the CPSR kill
+      // marker is only on the BUNDLE instruction. Process the BUNDLE
+      // instruction as we finish with the bundled instruction to work around
+      // the inconsistency.
+      if (BundleMI->killsRegister(ARM::CPSR))
+        LiveCPSR = false;
+      MachineOperand *MO = BundleMI->findRegisterDefOperand(ARM::CPSR);
+      if (MO && !MO->isDead())
+        LiveCPSR = true;
+      MO = BundleMI->findRegisterUseOperand(ARM::CPSR);
+      if (MO && !MO->isKill())
+        LiveCPSR = true;
     }
 
-  ProcessNext:
     bool DefCPSR = false;
     LiveCPSR = UpdateCPSRDef(*MI, LiveCPSR, DefCPSR);
-    if (MI->getDesc().isCall())
+    if (MI->isCall()) {
       // Calls don't really set CPSR.
       CPSRDef = 0;
-    else if (DefCPSR)
+      HighLatencyCPSR = false;
+      IsSelfLoop = false;
+    } else if (DefCPSR) {
       // This is the last CPSR defining instruction.
       CPSRDef = MI;
+      HighLatencyCPSR = isHighLatencyCPSR(CPSRDef);
+      IsSelfLoop = false;
+    }
   }
 
+  MBBInfo &Info = BlockInfo[MBB.getNumber()];
+  Info.HighLatencyCPSR = HighLatencyCPSR;
+  Info.Visited = true;
   return Modified;
 }
 
@@ -867,9 +1011,22 @@ bool Thumb2SizeReduce::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   TII = static_cast<const Thumb2InstrInfo*>(TM.getInstrInfo());
   STI = &TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 
+  // Optimizing / minimizing size?
+  AttributeSet FnAttrs = MF.getFunction()->getAttributes();
+  OptimizeSize = FnAttrs.hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
+                                      Attribute::OptimizeForSize);
+  MinimizeSize = STI->isMinSize();
+
+  BlockInfo.clear();
+  BlockInfo.resize(MF.getNumBlockIDs());
+
+  // Visit blocks in reverse post-order so LastCPSRDef is known for all
+  // predecessors.
+  ReversePostOrderTraversal<MachineFunction*> RPOT(&MF);
   bool Modified = false;
-  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
-    Modified |= ReduceMBB(*I);
+  for (ReversePostOrderTraversal<MachineFunction*>::rpo_iterator
+       I = RPOT.begin(), E = RPOT.end(); I != E; ++I)
+    Modified |= ReduceMBB(**I);
   return Modified;
 }