lib/CodeGen/IfConversion.cpp

   1 //===-- IfConversion.cpp - Machine code if conversion pass. ---------------===//
   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 implements the machine instruction level if-conversion pass.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "ifcvt"
  15 #include "BranchFolding.h"
  16 #include "llvm/Function.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  27 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  28 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  31 using namespace llvm;
  32
  33 // Hidden options for help debugging.
  34 static cl::opt<int> IfCvtFnStart("ifcvt-fn-start", cl::init(-1), cl::Hidden);
  35 static cl::opt<int> IfCvtFnStop("ifcvt-fn-stop", cl::init(-1), cl::Hidden);
  36 static cl::opt<int> IfCvtLimit("ifcvt-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  37 static cl::opt<bool> DisableSimple("disable-ifcvt-simple",
  38                                    cl::init(false), cl::Hidden);
  39 static cl::opt<bool> DisableSimpleF("disable-ifcvt-simple-false",
  40                                     cl::init(false), cl::Hidden);
  41 static cl::opt<bool> DisableTriangle("disable-ifcvt-triangle",
  42                                      cl::init(false), cl::Hidden);
  43 static cl::opt<bool> DisableTriangleR("disable-ifcvt-triangle-rev",
  44                                       cl::init(false), cl::Hidden);
  45 static cl::opt<bool> DisableTriangleF("disable-ifcvt-triangle-false",
  46                                       cl::init(false), cl::Hidden);
  47 static cl::opt<bool> DisableTriangleFR("disable-ifcvt-triangle-false-rev",
  48                                        cl::init(false), cl::Hidden);
  49 static cl::opt<bool> DisableDiamond("disable-ifcvt-diamond",
  50                                     cl::init(false), cl::Hidden);
  51 static cl::opt<bool> IfCvtBranchFold("ifcvt-branch-fold",
  52                                      cl::init(true), cl::Hidden);
  53
  54 STATISTIC(NumSimple,       "Number of simple if-conversions performed");
  55 STATISTIC(NumSimpleFalse,  "Number of simple (F) if-conversions performed");
  56 STATISTIC(NumTriangle,     "Number of triangle if-conversions performed");
  57 STATISTIC(NumTriangleRev,  "Number of triangle (R) if-conversions performed");
  58 STATISTIC(NumTriangleFalse,"Number of triangle (F) if-conversions performed");
  59 STATISTIC(NumTriangleFRev, "Number of triangle (F/R) if-conversions performed");
  60 STATISTIC(NumDiamonds,     "Number of diamond if-conversions performed");
  61 STATISTIC(NumIfConvBBs,    "Number of if-converted blocks");
  62 STATISTIC(NumDupBBs,       "Number of duplicated blocks");
  63
  64 namespace {
  65   class IfConverter : public MachineFunctionPass {
  66     enum IfcvtKind {
  67       ICNotClassfied,  // BB data valid, but not classified.
  68       ICSimpleFalse,   // Same as ICSimple, but on the false path.
  69       ICSimple,        // BB is entry of an one split, no rejoin sub-CFG.
  70       ICTriangleFRev,  // Same as ICTriangleFalse, but false path rev condition.
  71       ICTriangleRev,   // Same as ICTriangle, but true path rev condition.
  72       ICTriangleFalse, // Same as ICTriangle, but on the false path.
  73       ICTriangle,      // BB is entry of a triangle sub-CFG.
  74       ICDiamond        // BB is entry of a diamond sub-CFG.
  75     };
  76
  77     /// BBInfo - One per MachineBasicBlock, this is used to cache the result
  78     /// if-conversion feasibility analysis. This includes results from
  79     /// TargetInstrInfo::AnalyzeBranch() (i.e. TBB, FBB, and Cond), and its
  80     /// classification, and common tail block of its successors (if it's a
  81     /// diamond shape), its size, whether it's predicable, and whether any
  82     /// instruction can clobber the 'would-be' predicate.
  83     ///
  84     /// IsDone          - True if BB is not to be considered for ifcvt.
  85     /// IsBeingAnalyzed - True if BB is currently being analyzed.
  86     /// IsAnalyzed      - True if BB has been analyzed (info is still valid).
  87     /// IsEnqueued      - True if BB has been enqueued to be ifcvt'ed.
  88     /// IsBrAnalyzable  - True if AnalyzeBranch() returns false.
  89     /// HasFallThrough  - True if BB may fallthrough to the following BB.
  90     /// IsUnpredicable  - True if BB is known to be unpredicable.
  91     /// ClobbersPred    - True if BB could modify predicates (e.g. has
  92     ///                   cmp, call, etc.)
  93     /// NonPredSize     - Number of non-predicated instructions.
  94     /// BB              - Corresponding MachineBasicBlock.
  95     /// TrueBB / FalseBB- See AnalyzeBranch().
  96     /// BrCond          - Conditions for end of block conditional branches.
  97     /// Predicate       - Predicate used in the BB.
  98     struct BBInfo {
  99       bool IsDone          : 1;
 100       bool IsBeingAnalyzed : 1;
 101       bool IsAnalyzed      : 1;
 102       bool IsEnqueued      : 1;
 103       bool IsBrAnalyzable  : 1;
 104       bool HasFallThrough  : 1;
 105       bool IsUnpredicable  : 1;
 106       bool CannotBeCopied  : 1;
 107       bool ClobbersPred    : 1;
 108       unsigned NonPredSize;
 109       MachineBasicBlock *BB;
 110       MachineBasicBlock *TrueBB;
 111       MachineBasicBlock *FalseBB;
 112       SmallVector<MachineOperand, 4> BrCond;
 113       SmallVector<MachineOperand, 4> Predicate;
 114       BBInfo() : IsDone(false), IsBeingAnalyzed(false),
 115                  IsAnalyzed(false), IsEnqueued(false), IsBrAnalyzable(false),
 116                  HasFallThrough(false), IsUnpredicable(false),
 117                  CannotBeCopied(false), ClobbersPred(false), NonPredSize(0),
 118                  BB(0), TrueBB(0), FalseBB(0) {}
 119     };
 120
 121     /// IfcvtToken - Record information about pending if-conversions to attempt:
 122     /// BBI             - Corresponding BBInfo.
 123     /// Kind            - Type of block. See IfcvtKind.
 124     /// NeedSubsumption - True if the to-be-predicated BB has already been
 125     ///                   predicated.
 126     /// NumDups      - Number of instructions that would be duplicated due
 127     ///                   to this if-conversion. (For diamonds, the number of
 128     ///                   identical instructions at the beginnings of both
 129     ///                   paths).
 130     /// NumDups2     - For diamonds, the number of identical instructions
 131     ///                   at the ends of both paths.
 132     struct IfcvtToken {
 133       BBInfo &BBI;
 134       IfcvtKind Kind;
 135       bool NeedSubsumption;
 136       unsigned NumDups;
 137       unsigned NumDups2;
 138       IfcvtToken(BBInfo &b, IfcvtKind k, bool s, unsigned d, unsigned d2 = 0)
 139         : BBI(b), Kind(k), NeedSubsumption(s), NumDups(d), NumDups2(d2) {}
 140     };
 141
 142     /// Roots - Basic blocks that do not have successors. These are the starting
 143     /// points of Graph traversal.
 144     std::vector<MachineBasicBlock*> Roots;
 145
 146     /// BBAnalysis - Results of if-conversion feasibility analysis indexed by
 147     /// basic block number.
 148     std::vector<BBInfo> BBAnalysis;
 149
 150     const TargetLowering *TLI;
 151     const TargetInstrInfo *TII;
 152     const TargetRegisterInfo *TRI;
 153     bool MadeChange;
 154     int FnNum;
 155   public:
 156     static char ID;
 157     IfConverter() : MachineFunctionPass(&ID), FnNum(-1) {}
 158
 159     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 160     virtual const char *getPassName() const { return "If Converter"; }
 161
 162   private:
 163     bool ReverseBranchCondition(BBInfo &BBI);
 164     bool ValidSimple(BBInfo &TrueBBI, unsigned &Dups) const;
 165     bool ValidTriangle(BBInfo &TrueBBI, BBInfo &FalseBBI,
 166                        bool FalseBranch, unsigned &Dups) const;
 167     bool ValidDiamond(BBInfo &TrueBBI, BBInfo &FalseBBI,
 168                       unsigned &Dups1, unsigned &Dups2) const;
 169     void ScanInstructions(BBInfo &BBI);
 170     BBInfo &AnalyzeBlock(MachineBasicBlock *BB,
 171                          std::vector<IfcvtToken*> &Tokens);
 172     bool FeasibilityAnalysis(BBInfo &BBI, SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 173                              bool isTriangle = false, bool RevBranch = false);
 174     void AnalyzeBlocks(MachineFunction &MF, std::vector<IfcvtToken*> &Tokens);
 175     void InvalidatePreds(MachineBasicBlock *BB);
 176     void RemoveExtraEdges(BBInfo &BBI);
 177     bool IfConvertSimple(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind);
 178     bool IfConvertTriangle(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind);
 179     bool IfConvertDiamond(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind,
 180                           unsigned NumDups1, unsigned NumDups2);
 181     void PredicateBlock(BBInfo &BBI,
 182                         MachineBasicBlock::iterator E,
 183                         SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 184                         SmallSet<unsigned, 4> &Redefs);
 185     void CopyAndPredicateBlock(BBInfo &ToBBI, BBInfo &FromBBI,
 186                                SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 187                                SmallSet<unsigned, 4> &Redefs,
 188                                bool IgnoreBr = false);
 189     void MergeBlocks(BBInfo &ToBBI, BBInfo &FromBBI);
 190
 191     bool MeetIfcvtSizeLimit(MachineBasicBlock &BB, unsigned Size) const {
 192       return Size > 0 && TII->isProfitableToIfCvt(BB, Size);
 193     }
 194
 195     bool MeetIfcvtSizeLimit(MachineBasicBlock &TBB, unsigned TSize,
 196                             MachineBasicBlock &FBB, unsigned FSize) const {
 197       return TSize > 0 && FSize > 0 &&
 198         TII->isProfitableToIfCvt(TBB, TSize, FBB, FSize);
 199     }
 200
 201     // blockAlwaysFallThrough - Block ends without a terminator.
 202     bool blockAlwaysFallThrough(BBInfo &BBI) const {
 203       return BBI.IsBrAnalyzable && BBI.TrueBB == NULL;
 204     }
 205
 206     // IfcvtTokenCmp - Used to sort if-conversion candidates.
 207     static bool IfcvtTokenCmp(IfcvtToken *C1, IfcvtToken *C2) {
 208       int Incr1 = (C1->Kind == ICDiamond)
 209         ? -(int)(C1->NumDups + C1->NumDups2) : (int)C1->NumDups;
 210       int Incr2 = (C2->Kind == ICDiamond)
 211         ? -(int)(C2->NumDups + C2->NumDups2) : (int)C2->NumDups;
 212       if (Incr1 > Incr2)
 213         return true;
 214       else if (Incr1 == Incr2) {
 215         // Favors subsumption.
 216         if (C1->NeedSubsumption == false && C2->NeedSubsumption == true)
 217           return true;
 218         else if (C1->NeedSubsumption == C2->NeedSubsumption) {
 219           // Favors diamond over triangle, etc.
 220           if ((unsigned)C1->Kind < (unsigned)C2->Kind)
 221             return true;
 222           else if (C1->Kind == C2->Kind)
 223             return C1->BBI.BB->getNumber() < C2->BBI.BB->getNumber();
 224         }
 225       }
 226       return false;
 227     }
 228   };
 229
 230   char IfConverter::ID = 0;
 231 }
 232
 233 static RegisterPass<IfConverter>
 234 X("if-converter", "If Converter");
 235
 236 FunctionPass *llvm::createIfConverterPass() { return new IfConverter(); }
 237
 238 bool IfConverter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 239   TLI = MF.getTarget().getTargetLowering();
 240   TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
 241   TRI = MF.getTarget().getRegisterInfo();
 242   if (!TII) return false;
 243
 244   // Tail merge tend to expose more if-conversion opportunities.
 245   BranchFolder BF(true);
 246   bool BFChange = BF.OptimizeFunction(MF, TII,
 247                                    MF.getTarget().getRegisterInfo(),
 248                                    getAnalysisIfAvailable<MachineModuleInfo>());
 249
 250   DEBUG(dbgs() << "\nIfcvt: function (" << ++FnNum <<  ") \'"
 251                << MF.getFunction()->getName() << "\'");
 252
 253   if (FnNum < IfCvtFnStart || (IfCvtFnStop != -1 && FnNum > IfCvtFnStop)) {
 254     DEBUG(dbgs() << " skipped\n");
 255     return false;
 256   }
 257   DEBUG(dbgs() << "\n");
 258
 259   MF.RenumberBlocks();
 260   BBAnalysis.resize(MF.getNumBlockIDs());
 261
 262   // Look for root nodes, i.e. blocks without successors.
 263   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
 264     if (I->succ_empty())
 265       Roots.push_back(I);
 266
 267   std::vector<IfcvtToken*> Tokens;
 268   MadeChange = false;
 269   unsigned NumIfCvts = NumSimple + NumSimpleFalse + NumTriangle +
 270     NumTriangleRev + NumTriangleFalse + NumTriangleFRev + NumDiamonds;
 271   while (IfCvtLimit == -1 || (int)NumIfCvts < IfCvtLimit) {
 272     // Do an initial analysis for each basic block and find all the potential
 273     // candidates to perform if-conversion.
 274     bool Change = false;
 275     AnalyzeBlocks(MF, Tokens);
 276     while (!Tokens.empty()) {
 277       IfcvtToken *Token = Tokens.back();
 278       Tokens.pop_back();
 279       BBInfo &BBI = Token->BBI;
 280       IfcvtKind Kind = Token->Kind;
 281       unsigned NumDups = Token->NumDups;
 282       unsigned NumDups2 = Token->NumDups2;
 283
 284       delete Token;
 285
 286       // If the block has been evicted out of the queue or it has already been
 287       // marked dead (due to it being predicated), then skip it.
 288       if (BBI.IsDone)
 289         BBI.IsEnqueued = false;
 290       if (!BBI.IsEnqueued)
 291         continue;
 292
 293       BBI.IsEnqueued = false;
 294
 295       bool RetVal = false;
 296       switch (Kind) {
 297       default: assert(false && "Unexpected!");
 298         break;
 299       case ICSimple:
 300       case ICSimpleFalse: {
 301         bool isFalse = Kind == ICSimpleFalse;
 302         if ((isFalse && DisableSimpleF) || (!isFalse && DisableSimple)) break;
 303         DEBUG(dbgs() << "Ifcvt (Simple" << (Kind == ICSimpleFalse ?
 304                                             " false" : "")
 305                      << "): BB#" << BBI.BB->getNumber() << " ("
 306                      << ((Kind == ICSimpleFalse)
 307                          ? BBI.FalseBB->getNumber()
 308                          : BBI.TrueBB->getNumber()) << ") ");
 309         RetVal = IfConvertSimple(BBI, Kind);
 310         DEBUG(dbgs() << (RetVal ? "succeeded!" : "failed!") << "\n");
 311         if (RetVal) {
 312           if (isFalse) ++NumSimpleFalse;
 313           else         ++NumSimple;
 314         }
 315        break;
 316       }
 317       case ICTriangle:
 318       case ICTriangleRev:
 319       case ICTriangleFalse:
 320       case ICTriangleFRev: {
 321         bool isFalse = Kind == ICTriangleFalse;
 322         bool isRev   = (Kind == ICTriangleRev || Kind == ICTriangleFRev);
 323         if (DisableTriangle && !isFalse && !isRev) break;
 324         if (DisableTriangleR && !isFalse && isRev) break;
 325         if (DisableTriangleF && isFalse && !isRev) break;
 326         if (DisableTriangleFR && isFalse && isRev) break;
 327         DEBUG(dbgs() << "Ifcvt (Triangle");
 328         if (isFalse)
 329           DEBUG(dbgs() << " false");
 330         if (isRev)
 331           DEBUG(dbgs() << " rev");
 332         DEBUG(dbgs() << "): BB#" << BBI.BB->getNumber() << " (T:"
 333                      << BBI.TrueBB->getNumber() << ",F:"
 334                      << BBI.FalseBB->getNumber() << ") ");
 335         RetVal = IfConvertTriangle(BBI, Kind);
 336         DEBUG(dbgs() << (RetVal ? "succeeded!" : "failed!") << "\n");
 337         if (RetVal) {
 338           if (isFalse) {
 339             if (isRev) ++NumTriangleFRev;
 340             else       ++NumTriangleFalse;
 341           } else {
 342             if (isRev) ++NumTriangleRev;
 343             else       ++NumTriangle;
 344           }
 345         }
 346         break;
 347       }
 348       case ICDiamond: {
 349         if (DisableDiamond) break;
 350         DEBUG(dbgs() << "Ifcvt (Diamond): BB#" << BBI.BB->getNumber() << " (T:"
 351                      << BBI.TrueBB->getNumber() << ",F:"
 352                      << BBI.FalseBB->getNumber() << ") ");
 353         RetVal = IfConvertDiamond(BBI, Kind, NumDups, NumDups2);
 354         DEBUG(dbgs() << (RetVal ? "succeeded!" : "failed!") << "\n");
 355         if (RetVal) ++NumDiamonds;
 356         break;
 357       }
 358       }
 359
 360       Change |= RetVal;
 361
 362       NumIfCvts = NumSimple + NumSimpleFalse + NumTriangle + NumTriangleRev +
 363         NumTriangleFalse + NumTriangleFRev + NumDiamonds;
 364       if (IfCvtLimit != -1 && (int)NumIfCvts >= IfCvtLimit)
 365         break;
 366     }
 367
 368     if (!Change)
 369       break;
 370     MadeChange |= Change;
 371   }
 372
 373   // Delete tokens in case of early exit.
 374   while (!Tokens.empty()) {
 375     IfcvtToken *Token = Tokens.back();
 376     Tokens.pop_back();
 377     delete Token;
 378   }
 379
 380   Tokens.clear();
 381   Roots.clear();
 382   BBAnalysis.clear();
 383
 384   if (MadeChange && IfCvtBranchFold) {
 385     BranchFolder BF(false);
 386     BF.OptimizeFunction(MF, TII,
 387                         MF.getTarget().getRegisterInfo(),
 388                         getAnalysisIfAvailable<MachineModuleInfo>());
 389   }
 390
 391   MadeChange |= BFChange;
 392   return MadeChange;
 393 }
 394
 395 /// findFalseBlock - BB has a fallthrough. Find its 'false' successor given
 396 /// its 'true' successor.
 397 static MachineBasicBlock *findFalseBlock(MachineBasicBlock *BB,
 398                                          MachineBasicBlock *TrueBB) {
 399   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
 400          E = BB->succ_end(); SI != E; ++SI) {
 401     MachineBasicBlock *SuccBB = *SI;
 402     if (SuccBB != TrueBB)
 403       return SuccBB;
 404   }
 405   return NULL;
 406 }
 407
 408 /// ReverseBranchCondition - Reverse the condition of the end of the block
 409 /// branch. Swap block's 'true' and 'false' successors.
 410 bool IfConverter::ReverseBranchCondition(BBInfo &BBI) {
 411   DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
 412   if (!TII->ReverseBranchCondition(BBI.BrCond)) {
 413     TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
 414     TII->InsertBranch(*BBI.BB, BBI.FalseBB, BBI.TrueBB, BBI.BrCond, dl);
 415     std::swap(BBI.TrueBB, BBI.FalseBB);
 416     return true;
 417   }
 418   return false;
 419 }
 420
 421 /// getNextBlock - Returns the next block in the function blocks ordering. If
 422 /// it is the end, returns NULL.
 423 static inline MachineBasicBlock *getNextBlock(MachineBasicBlock *BB) {
 424   MachineFunction::iterator I = BB;
 425   MachineFunction::iterator E = BB->getParent()->end();
 426   if (++I == E)
 427     return NULL;
 428   return I;
 429 }
 430
 431 /// ValidSimple - Returns true if the 'true' block (along with its
 432 /// predecessor) forms a valid simple shape for ifcvt. It also returns the
 433 /// number of instructions that the ifcvt would need to duplicate if performed
 434 /// in Dups.
 435 bool IfConverter::ValidSimple(BBInfo &TrueBBI, unsigned &Dups) const {
 436   Dups = 0;
 437   if (TrueBBI.IsBeingAnalyzed || TrueBBI.IsDone)
 438     return false;
 439
 440   if (TrueBBI.IsBrAnalyzable)
 441     return false;
 442
 443   if (TrueBBI.BB->pred_size() > 1) {
 444     if (TrueBBI.CannotBeCopied ||
 445         !TII->isProfitableToDupForIfCvt(*TrueBBI.BB, TrueBBI.NonPredSize))
 446       return false;
 447     Dups = TrueBBI.NonPredSize;
 448   }
 449
 450   return true;
 451 }
 452
 453 /// ValidTriangle - Returns true if the 'true' and 'false' blocks (along
 454 /// with their common predecessor) forms a valid triangle shape for ifcvt.
 455 /// If 'FalseBranch' is true, it checks if 'true' block's false branch
 456 /// branches to the 'false' block rather than the other way around. It also
 457 /// returns the number of instructions that the ifcvt would need to duplicate
 458 /// if performed in 'Dups'.
 459 bool IfConverter::ValidTriangle(BBInfo &TrueBBI, BBInfo &FalseBBI,
 460                                 bool FalseBranch, unsigned &Dups) const {
 461   Dups = 0;
 462   if (TrueBBI.IsBeingAnalyzed || TrueBBI.IsDone)
 463     return false;
 464
 465   if (TrueBBI.BB->pred_size() > 1) {
 466     if (TrueBBI.CannotBeCopied)
 467       return false;
 468
 469     unsigned Size = TrueBBI.NonPredSize;
 470     if (TrueBBI.IsBrAnalyzable) {
 471       if (TrueBBI.TrueBB && TrueBBI.BrCond.empty())
 472         // Ends with an unconditional branch. It will be removed.
 473         --Size;
 474       else {
 475         MachineBasicBlock *FExit = FalseBranch
 476           ? TrueBBI.TrueBB : TrueBBI.FalseBB;
 477         if (FExit)
 478           // Require a conditional branch
 479           ++Size;
 480       }
 481     }
 482     if (!TII->isProfitableToDupForIfCvt(*TrueBBI.BB, Size))
 483       return false;
 484     Dups = Size;
 485   }
 486
 487   MachineBasicBlock *TExit = FalseBranch ? TrueBBI.FalseBB : TrueBBI.TrueBB;
 488   if (!TExit && blockAlwaysFallThrough(TrueBBI)) {
 489     MachineFunction::iterator I = TrueBBI.BB;
 490     if (++I == TrueBBI.BB->getParent()->end())
 491       return false;
 492     TExit = I;
 493   }
 494   return TExit && TExit == FalseBBI.BB;
 495 }
 496
 497 static
 498 MachineBasicBlock::iterator firstNonBranchInst(MachineBasicBlock *BB,
 499                                                const TargetInstrInfo *TII) {
 500   MachineBasicBlock::iterator I = BB->end();
 501   while (I != BB->begin()) {
 502     --I;
 503     if (!I->getDesc().isBranch())
 504       break;
 505   }
 506   return I;
 507 }
 508
 509 /// ValidDiamond - Returns true if the 'true' and 'false' blocks (along
 510 /// with their common predecessor) forms a valid diamond shape for ifcvt.
 511 bool IfConverter::ValidDiamond(BBInfo &TrueBBI, BBInfo &FalseBBI,
 512                                unsigned &Dups1, unsigned &Dups2) const {
 513   Dups1 = Dups2 = 0;
 514   if (TrueBBI.IsBeingAnalyzed || TrueBBI.IsDone ||
 515       FalseBBI.IsBeingAnalyzed || FalseBBI.IsDone)
 516     return false;
 517
 518   MachineBasicBlock *TT = TrueBBI.TrueBB;
 519   MachineBasicBlock *FT = FalseBBI.TrueBB;
 520
 521   if (!TT && blockAlwaysFallThrough(TrueBBI))
 522     TT = getNextBlock(TrueBBI.BB);
 523   if (!FT && blockAlwaysFallThrough(FalseBBI))
 524     FT = getNextBlock(FalseBBI.BB);
 525   if (TT != FT)
 526     return false;
 527   if (TT == NULL && (TrueBBI.IsBrAnalyzable || FalseBBI.IsBrAnalyzable))
 528     return false;
 529   if  (TrueBBI.BB->pred_size() > 1 || FalseBBI.BB->pred_size() > 1)
 530     return false;
 531
 532   // FIXME: Allow true block to have an early exit?
 533   if (TrueBBI.FalseBB || FalseBBI.FalseBB ||
 534       (TrueBBI.ClobbersPred && FalseBBI.ClobbersPred))
 535     return false;
 536
 537   MachineBasicBlock::iterator TI = TrueBBI.BB->begin();
 538   MachineBasicBlock::iterator FI = FalseBBI.BB->begin();
 539   MachineBasicBlock::iterator TIE = TrueBBI.BB->end();
 540   MachineBasicBlock::iterator FIE = FalseBBI.BB->end();
 541   // Skip dbg_value instructions
 542   while (TI != TIE && TI->isDebugValue())
 543     ++TI;
 544   while (FI != FIE && FI->isDebugValue())
 545     ++FI;
 546   while (TI != TIE && FI != FIE) {
 547     // Skip dbg_value instructions. These do not count.
 548     if (TI->isDebugValue()) {
 549       while (TI != TIE && TI->isDebugValue())
 550         ++TI;
 551       if (TI == TIE)
 552         break;
 553     }
 554     if (FI->isDebugValue()) {
 555       while (FI != FIE && FI->isDebugValue())
 556         ++FI;
 557       if (FI == FIE)
 558         break;
 559     }
 560     if (!TI->isIdenticalTo(FI))
 561       break;
 562     ++Dups1;
 563     ++TI;
 564     ++FI;
 565   }
 566
 567   TI = firstNonBranchInst(TrueBBI.BB, TII);
 568   FI = firstNonBranchInst(FalseBBI.BB, TII);
 569   MachineBasicBlock::iterator TIB = TrueBBI.BB->begin();
 570   MachineBasicBlock::iterator FIB = FalseBBI.BB->begin();
 571   // Skip dbg_value instructions at end of the bb's.
 572   while (TI != TIB && TI->isDebugValue())
 573     --TI;
 574   while (FI != FIB && FI->isDebugValue())
 575     --FI;
 576   while (TI != TIB && FI != FIB) {
 577     // Skip dbg_value instructions. These do not count.
 578     if (TI->isDebugValue()) {
 579       while (TI != TIB && TI->isDebugValue())
 580         --TI;
 581       if (TI == TIB)
 582         break;
 583     }
 584     if (FI->isDebugValue()) {
 585       while (FI != FIB && FI->isDebugValue())
 586         --FI;
 587       if (FI == FIB)
 588         break;
 589     }
 590     if (!TI->isIdenticalTo(FI))
 591       break;
 592     ++Dups2;
 593     --TI;
 594     --FI;
 595   }
 596
 597   return true;
 598 }
 599
 600 /// ScanInstructions - Scan all the instructions in the block to determine if
 601 /// the block is predicable. In most cases, that means all the instructions
 602 /// in the block are isPredicable(). Also checks if the block contains any
 603 /// instruction which can clobber a predicate (e.g. condition code register).
 604 /// If so, the block is not predicable unless it's the last instruction.
 605 void IfConverter::ScanInstructions(BBInfo &BBI) {
 606   if (BBI.IsDone)
 607     return;
 608
 609   bool AlreadyPredicated = BBI.Predicate.size() > 0;
 610   // First analyze the end of BB branches.
 611   BBI.TrueBB = BBI.FalseBB = NULL;
 612   BBI.BrCond.clear();
 613   BBI.IsBrAnalyzable =
 614     !TII->AnalyzeBranch(*BBI.BB, BBI.TrueBB, BBI.FalseBB, BBI.BrCond);
 615   BBI.HasFallThrough = BBI.IsBrAnalyzable && BBI.FalseBB == NULL;
 616
 617   if (BBI.BrCond.size()) {
 618     // No false branch. This BB must end with a conditional branch and a
 619     // fallthrough.
 620     if (!BBI.FalseBB)
 621       BBI.FalseBB = findFalseBlock(BBI.BB, BBI.TrueBB);
 622     if (!BBI.FalseBB) {
 623       // Malformed bcc? True and false blocks are the same?
 624       BBI.IsUnpredicable = true;
 625       return;
 626     }
 627   }
 628
 629   // Then scan all the instructions.
 630   BBI.NonPredSize = 0;
 631   BBI.ClobbersPred = false;
 632   for (MachineBasicBlock::iterator I = BBI.BB->begin(), E = BBI.BB->end();
 633        I != E; ++I) {
 634     if (I->isDebugValue())
 635       continue;
 636
 637     const TargetInstrDesc &TID = I->getDesc();
 638     if (TID.isNotDuplicable())
 639       BBI.CannotBeCopied = true;
 640
 641     bool isPredicated = TII->isPredicated(I);
 642     bool isCondBr = BBI.IsBrAnalyzable && TID.isConditionalBranch();
 643
 644     if (!isCondBr) {
 645       if (!isPredicated)
 646         BBI.NonPredSize++;
 647       else if (!AlreadyPredicated) {
 648         // FIXME: This instruction is already predicated before the
 649         // if-conversion pass. It's probably something like a conditional move.
 650         // Mark this block unpredicable for now.
 651         BBI.IsUnpredicable = true;
 652         return;
 653       }
 654     }
 655
 656     if (BBI.ClobbersPred && !isPredicated) {
 657       // Predicate modification instruction should end the block (except for
 658       // already predicated instructions and end of block branches).
 659       if (isCondBr) {
 660         // A conditional branch is not predicable, but it may be eliminated.
 661         continue;
 662       }
 663
 664       // Predicate may have been modified, the subsequent (currently)
 665       // unpredicated instructions cannot be correctly predicated.
 666       BBI.IsUnpredicable = true;
 667       return;
 668     }
 669
 670     // FIXME: Make use of PredDefs? e.g. ADDC, SUBC sets predicates but are
 671     // still potentially predicable.
 672     std::vector<MachineOperand> PredDefs;
 673     if (TII->DefinesPredicate(I, PredDefs))
 674       BBI.ClobbersPred = true;
 675
 676     if (!TII->isPredicable(I)) {
 677       BBI.IsUnpredicable = true;
 678       return;
 679     }
 680   }
 681 }
 682
 683 /// FeasibilityAnalysis - Determine if the block is a suitable candidate to be
 684 /// predicated by the specified predicate.
 685 bool IfConverter::FeasibilityAnalysis(BBInfo &BBI,
 686                                       SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred,
 687                                       bool isTriangle, bool RevBranch) {
 688   // If the block is dead or unpredicable, then it cannot be predicated.
 689   if (BBI.IsDone || BBI.IsUnpredicable)
 690     return false;
 691
 692   // If it is already predicated, check if its predicate subsumes the new
 693   // predicate.
 694   if (BBI.Predicate.size() && !TII->SubsumesPredicate(BBI.Predicate, Pred))
 695     return false;
 696
 697   if (BBI.BrCond.size()) {
 698     if (!isTriangle)
 699       return false;
 700
 701     // Test predicate subsumption.
 702     SmallVector<MachineOperand, 4> RevPred(Pred.begin(), Pred.end());
 703     SmallVector<MachineOperand, 4> Cond(BBI.BrCond.begin(), BBI.BrCond.end());
 704     if (RevBranch) {
 705       if (TII->ReverseBranchCondition(Cond))
 706         return false;
 707     }
 708     if (TII->ReverseBranchCondition(RevPred) ||
 709         !TII->SubsumesPredicate(Cond, RevPred))
 710       return false;
 711   }
 712
 713   return true;
 714 }
 715
 716 /// AnalyzeBlock - Analyze the structure of the sub-CFG starting from
 717 /// the specified block. Record its successors and whether it looks like an
 718 /// if-conversion candidate.
 719 IfConverter::BBInfo &IfConverter::AnalyzeBlock(MachineBasicBlock *BB,
 720                                              std::vector<IfcvtToken*> &Tokens) {
 721   BBInfo &BBI = BBAnalysis[BB->getNumber()];
 722
 723   if (BBI.IsAnalyzed || BBI.IsBeingAnalyzed)
 724     return BBI;
 725
 726   BBI.BB = BB;
 727   BBI.IsBeingAnalyzed = true;
 728
 729   ScanInstructions(BBI);
 730
 731   // Unanalyzable or ends with fallthrough or unconditional branch.
 732   if (!BBI.IsBrAnalyzable || BBI.BrCond.empty()) {
 733     BBI.IsBeingAnalyzed = false;
 734     BBI.IsAnalyzed = true;
 735     return BBI;
 736   }
 737
 738   // Do not ifcvt if either path is a back edge to the entry block.
 739   if (BBI.TrueBB == BB || BBI.FalseBB == BB) {
 740     BBI.IsBeingAnalyzed = false;
 741     BBI.IsAnalyzed = true;
 742     return BBI;
 743   }
 744
 745   // Do not ifcvt if true and false fallthrough blocks are the same.
 746   if (!BBI.FalseBB) {
 747     BBI.IsBeingAnalyzed = false;
 748     BBI.IsAnalyzed = true;
 749     return BBI;
 750   }
 751
 752   BBInfo &TrueBBI  = AnalyzeBlock(BBI.TrueBB, Tokens);
 753   BBInfo &FalseBBI = AnalyzeBlock(BBI.FalseBB, Tokens);
 754
 755   if (TrueBBI.IsDone && FalseBBI.IsDone) {
 756     BBI.IsBeingAnalyzed = false;
 757     BBI.IsAnalyzed = true;
 758     return BBI;
 759   }
 760
 761   SmallVector<MachineOperand, 4> RevCond(BBI.BrCond.begin(), BBI.BrCond.end());
 762   bool CanRevCond = !TII->ReverseBranchCondition(RevCond);
 763
 764   unsigned Dups = 0;
 765   unsigned Dups2 = 0;
 766   bool TNeedSub = TrueBBI.Predicate.size() > 0;
 767   bool FNeedSub = FalseBBI.Predicate.size() > 0;
 768   bool Enqueued = false;
 769   if (CanRevCond && ValidDiamond(TrueBBI, FalseBBI, Dups, Dups2) &&
 770       MeetIfcvtSizeLimit(*TrueBBI.BB, TrueBBI.NonPredSize - (Dups + Dups2),
 771                          *FalseBBI.BB, FalseBBI.NonPredSize - (Dups + Dups2)) &&
 772       FeasibilityAnalysis(TrueBBI, BBI.BrCond) &&
 773       FeasibilityAnalysis(FalseBBI, RevCond)) {
 774     // Diamond:
 775     //   EBB
 776     //   / \_
 777     //  |   |
 778     // TBB FBB
 779     //   \ /
 780     //  TailBB
 781     // Note TailBB can be empty.
 782     Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICDiamond, TNeedSub|FNeedSub, Dups,
 783                                     Dups2));
 784     Enqueued = true;
 785   }
 786
 787   if (ValidTriangle(TrueBBI, FalseBBI, false, Dups) &&
 788       MeetIfcvtSizeLimit(*TrueBBI.BB, TrueBBI.NonPredSize) &&
 789       FeasibilityAnalysis(TrueBBI, BBI.BrCond, true)) {
 790     // Triangle:
 791     //   EBB
 792     //   | \_
 793     //   |  |
 794     //   | TBB
 795     //   |  /
 796     //   FBB
 797     Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICTriangle, TNeedSub, Dups));
 798     Enqueued = true;
 799   }
 800
 801   if (ValidTriangle(TrueBBI, FalseBBI, true, Dups) &&
 802       MeetIfcvtSizeLimit(*TrueBBI.BB, TrueBBI.NonPredSize) &&
 803       FeasibilityAnalysis(TrueBBI, BBI.BrCond, true, true)) {
 804     Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICTriangleRev, TNeedSub, Dups));
 805     Enqueued = true;
 806   }
 807
 808   if (ValidSimple(TrueBBI, Dups) &&
 809       MeetIfcvtSizeLimit(*TrueBBI.BB, TrueBBI.NonPredSize) &&
 810       FeasibilityAnalysis(TrueBBI, BBI.BrCond)) {
 811     // Simple (split, no rejoin):
 812     //   EBB
 813     //   | \_
 814     //   |  |
 815     //   | TBB---> exit
 816     //   |
 817     //   FBB
 818     Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICSimple, TNeedSub, Dups));
 819     Enqueued = true;
 820   }
 821
 822   if (CanRevCond) {
 823     // Try the other path...
 824     if (ValidTriangle(FalseBBI, TrueBBI, false, Dups) &&
 825         MeetIfcvtSizeLimit(*FalseBBI.BB, FalseBBI.NonPredSize) &&
 826         FeasibilityAnalysis(FalseBBI, RevCond, true)) {
 827       Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICTriangleFalse, FNeedSub, Dups));
 828       Enqueued = true;
 829     }
 830
 831     if (ValidTriangle(FalseBBI, TrueBBI, true, Dups) &&
 832         MeetIfcvtSizeLimit(*FalseBBI.BB, FalseBBI.NonPredSize) &&
 833         FeasibilityAnalysis(FalseBBI, RevCond, true, true)) {
 834       Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICTriangleFRev, FNeedSub, Dups));
 835       Enqueued = true;
 836     }
 837
 838     if (ValidSimple(FalseBBI, Dups) &&
 839         MeetIfcvtSizeLimit(*FalseBBI.BB, FalseBBI.NonPredSize) &&
 840         FeasibilityAnalysis(FalseBBI, RevCond)) {
 841       Tokens.push_back(new IfcvtToken(BBI, ICSimpleFalse, FNeedSub, Dups));
 842       Enqueued = true;
 843     }
 844   }
 845
 846   BBI.IsEnqueued = Enqueued;
 847   BBI.IsBeingAnalyzed = false;
 848   BBI.IsAnalyzed = true;
 849   return BBI;
 850 }
 851
 852 /// AnalyzeBlocks - Analyze all blocks and find entries for all if-conversion
 853 /// candidates.
 854 void IfConverter::AnalyzeBlocks(MachineFunction &MF,
 855                                 std::vector<IfcvtToken*> &Tokens) {
 856   std::set<MachineBasicBlock*> Visited;
 857   for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i) {
 858     for (idf_ext_iterator<MachineBasicBlock*> I=idf_ext_begin(Roots[i],Visited),
 859            E = idf_ext_end(Roots[i], Visited); I != E; ++I) {
 860       MachineBasicBlock *BB = *I;
 861       AnalyzeBlock(BB, Tokens);
 862     }
 863   }
 864
 865   // Sort to favor more complex ifcvt scheme.
 866   std::stable_sort(Tokens.begin(), Tokens.end(), IfcvtTokenCmp);
 867 }
 868
 869 /// canFallThroughTo - Returns true either if ToBB is the next block after BB or
 870 /// that all the intervening blocks are empty (given BB can fall through to its
 871 /// next block).
 872 static bool canFallThroughTo(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *ToBB) {
 873   MachineFunction::iterator PI = BB;
 874   MachineFunction::iterator I = llvm::next(PI);
 875   MachineFunction::iterator TI = ToBB;
 876   MachineFunction::iterator E = BB->getParent()->end();
 877   while (I != TI) {
 878     // Check isSuccessor to avoid case where the next block is empty, but
 879     // it's not a successor.
 880     if (I == E || !I->empty() || !PI->isSuccessor(I))
 881       return false;
 882     PI = I++;
 883   }
 884   return true;
 885 }
 886
 887 /// InvalidatePreds - Invalidate predecessor BB info so it would be re-analyzed
 888 /// to determine if it can be if-converted. If predecessor is already enqueued,
 889 /// dequeue it!
 890 void IfConverter::InvalidatePreds(MachineBasicBlock *BB) {
 891   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = BB->pred_begin(),
 892          E = BB->pred_end(); PI != E; ++PI) {
 893     BBInfo &PBBI = BBAnalysis[(*PI)->getNumber()];
 894     if (PBBI.IsDone || PBBI.BB == BB)
 895       continue;
 896     PBBI.IsAnalyzed = false;
 897     PBBI.IsEnqueued = false;
 898   }
 899 }
 900
 901 /// InsertUncondBranch - Inserts an unconditional branch from BB to ToBB.
 902 ///
 903 static void InsertUncondBranch(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *ToBB,
 904                                const TargetInstrInfo *TII) {
 905   DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
 906   SmallVector<MachineOperand, 0> NoCond;
 907   TII->InsertBranch(*BB, ToBB, NULL, NoCond, dl);
 908 }
 909
 910 /// RemoveExtraEdges - Remove true / false edges if either / both are no longer
 911 /// successors.
 912 void IfConverter::RemoveExtraEdges(BBInfo &BBI) {
 913   MachineBasicBlock *TBB = NULL, *FBB = NULL;
 914   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
 915   if (!TII->AnalyzeBranch(*BBI.BB, TBB, FBB, Cond))
 916     BBI.BB->CorrectExtraCFGEdges(TBB, FBB, !Cond.empty());
 917 }
 918
 919 /// InitPredRedefs / UpdatePredRedefs - Defs by predicated instructions are
 920 /// modeled as read + write (sort like two-address instructions). These
 921 /// routines track register liveness and add implicit uses to if-converted
 922 /// instructions to conform to the model.
 923 static void InitPredRedefs(MachineBasicBlock *BB, SmallSet<unsigned,4> &Redefs,
 924                            const TargetRegisterInfo *TRI) {
 925   for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = BB->livein_begin(),
 926          E = BB->livein_end(); I != E; ++I) {
 927     unsigned Reg = *I;
 928     Redefs.insert(Reg);
 929     for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 930          *Subreg; ++Subreg)
 931       Redefs.insert(*Subreg);
 932   }
 933 }
 934
 935 static void UpdatePredRedefs(MachineInstr *MI, SmallSet<unsigned,4> &Redefs,
 936                              const TargetRegisterInfo *TRI,
 937                              bool AddImpUse = false) {
 938   SmallVector<unsigned, 4> Defs;
 939   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 940     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 941     if (!MO.isReg())
 942       continue;
 943     unsigned Reg = MO.getReg();
 944     if (!Reg)
 945       continue;
 946     if (MO.isDef())
 947       Defs.push_back(Reg);
 948     else if (MO.isKill()) {
 949       Redefs.erase(Reg);
 950       for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(Reg); *SR; ++SR)
 951         Redefs.erase(*SR);
 952     }
 953   }
 954   for (unsigned i = 0, e = Defs.size(); i != e; ++i) {
 955     unsigned Reg = Defs[i];
 956     if (Redefs.count(Reg)) {
 957       if (AddImpUse)
 958         // Treat predicated update as read + write.
 959         MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, false/*IsDef*/,
 960                                                 true/*IsImp*/,false/*IsKill*/));
 961     } else {
 962       Redefs.insert(Reg);
 963       for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(Reg); *SR; ++SR)
 964         Redefs.insert(*SR);
 965     }
 966   }
 967 }
 968
 969 static void UpdatePredRedefs(MachineBasicBlock::iterator I,
 970                              MachineBasicBlock::iterator E,
 971                              SmallSet<unsigned,4> &Redefs,
 972                              const TargetRegisterInfo *TRI) {
 973   while (I != E) {
 974     UpdatePredRedefs(I, Redefs, TRI);
 975     ++I;
 976   }
 977 }
 978
 979 /// IfConvertSimple - If convert a simple (split, no rejoin) sub-CFG.
 980 ///
 981 bool IfConverter::IfConvertSimple(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind) {
 982   BBInfo &TrueBBI  = BBAnalysis[BBI.TrueBB->getNumber()];
 983   BBInfo &FalseBBI = BBAnalysis[BBI.FalseBB->getNumber()];
 984   BBInfo *CvtBBI = &TrueBBI;
 985   BBInfo *NextBBI = &FalseBBI;
 986
 987   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond(BBI.BrCond.begin(), BBI.BrCond.end());
 988   if (Kind == ICSimpleFalse)
 989     std::swap(CvtBBI, NextBBI);
 990
 991   if (CvtBBI->IsDone ||
 992       (CvtBBI->CannotBeCopied && CvtBBI->BB->pred_size() > 1)) {
 993     // Something has changed. It's no longer safe to predicate this block.
 994     BBI.IsAnalyzed = false;
 995     CvtBBI->IsAnalyzed = false;
 996     return false;
 997   }
 998
 999   if (Kind == ICSimpleFalse)
1000     if (TII->ReverseBranchCondition(Cond))
1001       assert(false && "Unable to reverse branch condition!");
1002
1003   // Initialize liveins to the first BB. These are potentiall redefined by
1004   // predicated instructions.
1005   SmallSet<unsigned, 4> Redefs;
1006   InitPredRedefs(CvtBBI->BB, Redefs, TRI);
1007   InitPredRedefs(NextBBI->BB, Redefs, TRI);
1008
1009   if (CvtBBI->BB->pred_size() > 1) {
1010     BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1011     // Copy instructions in the true block, predicate them, and add them to
1012     // the entry block.
1013     CopyAndPredicateBlock(BBI, *CvtBBI, Cond, Redefs);
1014   } else {
1015     PredicateBlock(*CvtBBI, CvtBBI->BB->end(), Cond, Redefs);
1016
1017     // Merge converted block into entry block.
1018     BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1019     MergeBlocks(BBI, *CvtBBI);
1020   }
1021
1022   bool IterIfcvt = true;
1023   if (!canFallThroughTo(BBI.BB, NextBBI->BB)) {
1024     InsertUncondBranch(BBI.BB, NextBBI->BB, TII);
1025     BBI.HasFallThrough = false;
1026     // Now ifcvt'd block will look like this:
1027     // BB:
1028     // ...
1029     // t, f = cmp
1030     // if t op
1031     // b BBf
1032     //
1033     // We cannot further ifcvt this block because the unconditional branch
1034     // will have to be predicated on the new condition, that will not be
1035     // available if cmp executes.
1036     IterIfcvt = false;
1037   }
1038
1039   RemoveExtraEdges(BBI);
1040
1041   // Update block info. BB can be iteratively if-converted.
1042   if (!IterIfcvt)
1043     BBI.IsDone = true;
1044   InvalidatePreds(BBI.BB);
1045   CvtBBI->IsDone = true;
1046
1047   // FIXME: Must maintain LiveIns.
1048   return true;
1049 }
1050
1051 /// IfConvertTriangle - If convert a triangle sub-CFG.
1052 ///
1053 bool IfConverter::IfConvertTriangle(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind) {
1054   BBInfo &TrueBBI = BBAnalysis[BBI.TrueBB->getNumber()];
1055   BBInfo &FalseBBI = BBAnalysis[BBI.FalseBB->getNumber()];
1056   BBInfo *CvtBBI = &TrueBBI;
1057   BBInfo *NextBBI = &FalseBBI;
1058   DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
1059
1060   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond(BBI.BrCond.begin(), BBI.BrCond.end());
1061   if (Kind == ICTriangleFalse || Kind == ICTriangleFRev)
1062     std::swap(CvtBBI, NextBBI);
1063
1064   if (CvtBBI->IsDone ||
1065       (CvtBBI->CannotBeCopied && CvtBBI->BB->pred_size() > 1)) {
1066     // Something has changed. It's no longer safe to predicate this block.
1067     BBI.IsAnalyzed = false;
1068     CvtBBI->IsAnalyzed = false;
1069     return false;
1070   }
1071
1072   if (Kind == ICTriangleFalse || Kind == ICTriangleFRev)
1073     if (TII->ReverseBranchCondition(Cond))
1074       assert(false && "Unable to reverse branch condition!");
1075
1076   if (Kind == ICTriangleRev || Kind == ICTriangleFRev) {
1077     if (ReverseBranchCondition(*CvtBBI)) {
1078       // BB has been changed, modify its predecessors (except for this
1079       // one) so they don't get ifcvt'ed based on bad intel.
1080       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = CvtBBI->BB->pred_begin(),
1081              E = CvtBBI->BB->pred_end(); PI != E; ++PI) {
1082         MachineBasicBlock *PBB = *PI;
1083         if (PBB == BBI.BB)
1084           continue;
1085         BBInfo &PBBI = BBAnalysis[PBB->getNumber()];
1086         if (PBBI.IsEnqueued) {
1087           PBBI.IsAnalyzed = false;
1088           PBBI.IsEnqueued = false;
1089         }
1090       }
1091     }
1092   }
1093
1094   // Initialize liveins to the first BB. These are potentially redefined by
1095   // predicated instructions.
1096   SmallSet<unsigned, 4> Redefs;
1097   InitPredRedefs(CvtBBI->BB, Redefs, TRI);
1098   InitPredRedefs(NextBBI->BB, Redefs, TRI);
1099
1100   bool HasEarlyExit = CvtBBI->FalseBB != NULL;
1101   bool DupBB = CvtBBI->BB->pred_size() > 1;
1102   if (DupBB) {
1103     BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1104     // Copy instructions in the true block, predicate them, and add them to
1105     // the entry block.
1106     CopyAndPredicateBlock(BBI, *CvtBBI, Cond, Redefs, true);
1107   } else {
1108     // Predicate the 'true' block after removing its branch.
1109     CvtBBI->NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*CvtBBI->BB);
1110     PredicateBlock(*CvtBBI, CvtBBI->BB->end(), Cond, Redefs);
1111
1112     // Now merge the entry of the triangle with the true block.
1113     BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1114     MergeBlocks(BBI, *CvtBBI);
1115   }
1116
1117   // If 'true' block has a 'false' successor, add an exit branch to it.
1118   if (HasEarlyExit) {
1119     SmallVector<MachineOperand, 4> RevCond(CvtBBI->BrCond.begin(),
1120                                            CvtBBI->BrCond.end());
1121     if (TII->ReverseBranchCondition(RevCond))
1122       assert(false && "Unable to reverse branch condition!");
1123     TII->InsertBranch(*BBI.BB, CvtBBI->FalseBB, NULL, RevCond, dl);
1124     BBI.BB->addSuccessor(CvtBBI->FalseBB);
1125   }
1126
1127   // Merge in the 'false' block if the 'false' block has no other
1128   // predecessors. Otherwise, add an unconditional branch to 'false'.
1129   bool FalseBBDead = false;
1130   bool IterIfcvt = true;
1131   bool isFallThrough = canFallThroughTo(BBI.BB, NextBBI->BB);
1132   if (!isFallThrough) {
1133     // Only merge them if the true block does not fallthrough to the false
1134     // block. By not merging them, we make it possible to iteratively
1135     // ifcvt the blocks.
1136     if (!HasEarlyExit &&
1137         NextBBI->BB->pred_size() == 1 && !NextBBI->HasFallThrough) {
1138       MergeBlocks(BBI, *NextBBI);
1139       FalseBBDead = true;
1140     } else {
1141       InsertUncondBranch(BBI.BB, NextBBI->BB, TII);
1142       BBI.HasFallThrough = false;
1143     }
1144     // Mixed predicated and unpredicated code. This cannot be iteratively
1145     // predicated.
1146     IterIfcvt = false;
1147   }
1148
1149   RemoveExtraEdges(BBI);
1150
1151   // Update block info. BB can be iteratively if-converted.
1152   if (!IterIfcvt)
1153     BBI.IsDone = true;
1154   InvalidatePreds(BBI.BB);
1155   CvtBBI->IsDone = true;
1156   if (FalseBBDead)
1157     NextBBI->IsDone = true;
1158
1159   // FIXME: Must maintain LiveIns.
1160   return true;
1161 }
1162
1163 /// IfConvertDiamond - If convert a diamond sub-CFG.
1164 ///
1165 bool IfConverter::IfConvertDiamond(BBInfo &BBI, IfcvtKind Kind,
1166                                    unsigned NumDups1, unsigned NumDups2) {
1167   BBInfo &TrueBBI  = BBAnalysis[BBI.TrueBB->getNumber()];
1168   BBInfo &FalseBBI = BBAnalysis[BBI.FalseBB->getNumber()];
1169   MachineBasicBlock *TailBB = TrueBBI.TrueBB;
1170   // True block must fall through or end with an unanalyzable terminator.
1171   if (!TailBB) {
1172     if (blockAlwaysFallThrough(TrueBBI))
1173       TailBB = FalseBBI.TrueBB;
1174     assert((TailBB || !TrueBBI.IsBrAnalyzable) && "Unexpected!");
1175   }
1176
1177   if (TrueBBI.IsDone || FalseBBI.IsDone ||
1178       TrueBBI.BB->pred_size() > 1 ||
1179       FalseBBI.BB->pred_size() > 1) {
1180     // Something has changed. It's no longer safe to predicate these blocks.
1181     BBI.IsAnalyzed = false;
1182     TrueBBI.IsAnalyzed = false;
1183     FalseBBI.IsAnalyzed = false;
1184     return false;
1185   }
1186
1187   // Merge the 'true' and 'false' blocks by copying the instructions
1188   // from the 'false' block to the 'true' block. That is, unless the true
1189   // block would clobber the predicate, in that case, do the opposite.
1190   BBInfo *BBI1 = &TrueBBI;
1191   BBInfo *BBI2 = &FalseBBI;
1192   SmallVector<MachineOperand, 4> RevCond(BBI.BrCond.begin(), BBI.BrCond.end());
1193   if (TII->ReverseBranchCondition(RevCond))
1194     assert(false && "Unable to reverse branch condition!");
1195   SmallVector<MachineOperand, 4> *Cond1 = &BBI.BrCond;
1196   SmallVector<MachineOperand, 4> *Cond2 = &RevCond;
1197
1198   // Figure out the more profitable ordering.
1199   bool DoSwap = false;
1200   if (TrueBBI.ClobbersPred && !FalseBBI.ClobbersPred)
1201     DoSwap = true;
1202   else if (TrueBBI.ClobbersPred == FalseBBI.ClobbersPred) {
1203     if (TrueBBI.NonPredSize > FalseBBI.NonPredSize)
1204       DoSwap = true;
1205   }
1206   if (DoSwap) {
1207     std::swap(BBI1, BBI2);
1208     std::swap(Cond1, Cond2);
1209   }
1210
1211   // Remove the conditional branch from entry to the blocks.
1212   BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1213
1214   // Initialize liveins to the first BB. These are potentially redefined by
1215   // predicated instructions.
1216   SmallSet<unsigned, 4> Redefs;
1217   InitPredRedefs(BBI1->BB, Redefs, TRI);
1218
1219   // Remove the duplicated instructions at the beginnings of both paths.
1220   MachineBasicBlock::iterator DI1 = BBI1->BB->begin();
1221   MachineBasicBlock::iterator DI2 = BBI2->BB->begin();
1222   MachineBasicBlock::iterator DIE1 = BBI1->BB->end();
1223   MachineBasicBlock::iterator DIE2 = BBI2->BB->end();
1224   // Skip dbg_value instructions
1225   while (DI1 != DIE1 && DI1->isDebugValue())
1226     ++DI1;
1227   while (DI2 != DIE2 && DI2->isDebugValue())
1228     ++DI2;
1229   BBI1->NonPredSize -= NumDups1;
1230   BBI2->NonPredSize -= NumDups1;
1231   while (NumDups1 != 0) {
1232     ++DI1;
1233     ++DI2;
1234     --NumDups1;
1235   }
1236
1237   UpdatePredRedefs(BBI1->BB->begin(), DI1, Redefs, TRI);
1238   BBI.BB->splice(BBI.BB->end(), BBI1->BB, BBI1->BB->begin(), DI1);
1239   BBI2->BB->erase(BBI2->BB->begin(), DI2);
1240
1241   // Predicate the 'true' block after removing its branch.
1242   BBI1->NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI1->BB);
1243   DI1 = BBI1->BB->end();
1244   for (unsigned i = 0; i != NumDups2; ) {
1245     // NumDups2 only counted non-dbg_value instructions, so this won't
1246     // run off the head of the list.
1247     assert (DI1 != BBI1->BB->begin());
1248     --DI1;
1249     // skip dbg_value instructions
1250     if (!DI1->isDebugValue())
1251       ++i;
1252   }
1253   BBI1->BB->erase(DI1, BBI1->BB->end());
1254   PredicateBlock(*BBI1, BBI1->BB->end(), *Cond1, Redefs);
1255
1256   // Predicate the 'false' block.
1257   BBI2->NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI2->BB);
1258   DI2 = BBI2->BB->end();
1259   while (NumDups2 != 0) {
1260     // NumDups2 only counted non-dbg_value instructions, so this won't
1261     // run off the head of the list.
1262     assert (DI2 != BBI2->BB->begin());
1263     --DI2;
1264     // skip dbg_value instructions
1265     if (!DI2->isDebugValue())
1266       --NumDups2;
1267   }
1268   PredicateBlock(*BBI2, DI2, *Cond2, Redefs);
1269
1270   // Merge the true block into the entry of the diamond.
1271   MergeBlocks(BBI, *BBI1);
1272   MergeBlocks(BBI, *BBI2);
1273
1274   // If the if-converted block falls through or unconditionally branches into
1275   // the tail block, and the tail block does not have other predecessors, then
1276   // fold the tail block in as well. Otherwise, unless it falls through to the
1277   // tail, add a unconditional branch to it.
1278   if (TailBB) {
1279     BBInfo TailBBI = BBAnalysis[TailBB->getNumber()];
1280     if (TailBB->pred_size() == 1 && !TailBBI.HasFallThrough) {
1281       BBI.NonPredSize -= TII->RemoveBranch(*BBI.BB);
1282       MergeBlocks(BBI, TailBBI);
1283       TailBBI.IsDone = true;
1284     } else {
1285       InsertUncondBranch(BBI.BB, TailBB, TII);
1286       BBI.HasFallThrough = false;
1287     }
1288   }
1289
1290   RemoveExtraEdges(BBI);
1291
1292   // Update block info.
1293   BBI.IsDone = TrueBBI.IsDone = FalseBBI.IsDone = true;
1294   InvalidatePreds(BBI.BB);
1295
1296   // FIXME: Must maintain LiveIns.
1297   return true;
1298 }
1299
1300 /// PredicateBlock - Predicate instructions from the start of the block to the
1301 /// specified end with the specified condition.
1302 void IfConverter::PredicateBlock(BBInfo &BBI,
1303                                  MachineBasicBlock::iterator E,
1304                                  SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
1305                                  SmallSet<unsigned, 4> &Redefs) {
1306   for (MachineBasicBlock::iterator I = BBI.BB->begin(); I != E; ++I) {
1307     if (I->isDebugValue() || TII->isPredicated(I))
1308       continue;
1309     if (!TII->PredicateInstruction(I, Cond)) {
1310 #ifndef NDEBUG
1311       dbgs() << "Unable to predicate " << *I << "!\n";
1312 #endif
1313       llvm_unreachable(0);
1314     }
1315
1316     // If the predicated instruction now redefines a register as the result of
1317     // if-conversion, add an implicit kill.
1318     UpdatePredRedefs(I, Redefs, TRI, true);
1319   }
1320
1321   std::copy(Cond.begin(), Cond.end(), std::back_inserter(BBI.Predicate));
1322
1323   BBI.IsAnalyzed = false;
1324   BBI.NonPredSize = 0;
1325
1326   ++NumIfConvBBs;
1327 }
1328
1329 /// CopyAndPredicateBlock - Copy and predicate instructions from source BB to
1330 /// the destination block. Skip end of block branches if IgnoreBr is true.
1331 void IfConverter::CopyAndPredicateBlock(BBInfo &ToBBI, BBInfo &FromBBI,
1332                                         SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
1333                                         SmallSet<unsigned, 4> &Redefs,
1334                                         bool IgnoreBr) {
1335   MachineFunction &MF = *ToBBI.BB->getParent();
1336
1337   for (MachineBasicBlock::iterator I = FromBBI.BB->begin(),
1338          E = FromBBI.BB->end(); I != E; ++I) {
1339     const TargetInstrDesc &TID = I->getDesc();
1340     // Do not copy the end of the block branches.
1341     if (IgnoreBr && TID.isBranch())
1342       break;
1343
1344     MachineInstr *MI = MF.CloneMachineInstr(I);
1345     ToBBI.BB->insert(ToBBI.BB->end(), MI);
1346     ToBBI.NonPredSize++;
1347
1348     if (!TII->isPredicated(I) && !MI->isDebugValue()) {
1349       if (!TII->PredicateInstruction(MI, Cond)) {
1350 #ifndef NDEBUG
1351         dbgs() << "Unable to predicate " << *I << "!\n";
1352 #endif
1353         llvm_unreachable(0);
1354       }
1355     }
1356
1357     // If the predicated instruction now redefines a register as the result of
1358     // if-conversion, add an implicit kill.
1359     UpdatePredRedefs(MI, Redefs, TRI, true);
1360   }
1361
1362   std::vector<MachineBasicBlock *> Succs(FromBBI.BB->succ_begin(),
1363                                          FromBBI.BB->succ_end());
1364   MachineBasicBlock *NBB = getNextBlock(FromBBI.BB);
1365   MachineBasicBlock *FallThrough = FromBBI.HasFallThrough ? NBB : NULL;
1366
1367   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i) {
1368     MachineBasicBlock *Succ = Succs[i];
1369     // Fallthrough edge can't be transferred.
1370     if (Succ == FallThrough)
1371       continue;
1372     ToBBI.BB->addSuccessor(Succ);
1373   }
1374
1375   std::copy(FromBBI.Predicate.begin(), FromBBI.Predicate.end(),
1376             std::back_inserter(ToBBI.Predicate));
1377   std::copy(Cond.begin(), Cond.end(), std::back_inserter(ToBBI.Predicate));
1378
1379   ToBBI.ClobbersPred |= FromBBI.ClobbersPred;
1380   ToBBI.IsAnalyzed = false;
1381
1382   ++NumDupBBs;
1383 }
1384
1385 /// MergeBlocks - Move all instructions from FromBB to the end of ToBB.
1386 ///
1387 void IfConverter::MergeBlocks(BBInfo &ToBBI, BBInfo &FromBBI) {
1388   ToBBI.BB->splice(ToBBI.BB->end(),
1389                    FromBBI.BB, FromBBI.BB->begin(), FromBBI.BB->end());
1390
1391   // Redirect all branches to FromBB to ToBB.
1392   std::vector<MachineBasicBlock *> Preds(FromBBI.BB->pred_begin(),
1393                                          FromBBI.BB->pred_end());
1394   for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
1395     MachineBasicBlock *Pred = Preds[i];
1396     if (Pred == ToBBI.BB)
1397       continue;
1398     Pred->ReplaceUsesOfBlockWith(FromBBI.BB, ToBBI.BB);
1399   }
1400
1401   std::vector<MachineBasicBlock *> Succs(FromBBI.BB->succ_begin(),
1402                                          FromBBI.BB->succ_end());
1403   MachineBasicBlock *NBB = getNextBlock(FromBBI.BB);
1404   MachineBasicBlock *FallThrough = FromBBI.HasFallThrough ? NBB : NULL;
1405
1406   for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i) {
1407     MachineBasicBlock *Succ = Succs[i];
1408     // Fallthrough edge can't be transferred.
1409     if (Succ == FallThrough)
1410       continue;
1411     FromBBI.BB->removeSuccessor(Succ);
1412     ToBBI.BB->addSuccessor(Succ);
1413   }
1414
1415   // Now FromBBI always falls through to the next block!
1416   if (NBB && !FromBBI.BB->isSuccessor(NBB))
1417     FromBBI.BB->addSuccessor(NBB);
1418
1419   std::copy(FromBBI.Predicate.begin(), FromBBI.Predicate.end(),
1420             std::back_inserter(ToBBI.Predicate));
1421   FromBBI.Predicate.clear();
1422
1423   ToBBI.NonPredSize += FromBBI.NonPredSize;
1424   FromBBI.NonPredSize = 0;
1425
1426   ToBBI.ClobbersPred |= FromBBI.ClobbersPred;
1427   ToBBI.HasFallThrough = FromBBI.HasFallThrough;
1428   ToBBI.IsAnalyzed = false;
1429   FromBBI.IsAnalyzed = false;
1430 }