e5ba8ba298b49ad884ed6c48878dbd80069e0ee0
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMConstantIslandPass.cpp
1 //===-- ARMConstantIslandPass.cpp - ARM constant islands --------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains a pass that splits the constant pool up into 'islands'
11 // which are scattered through-out the function.  This is required due to the
12 // limited pc-relative displacements that ARM has.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "arm-cp-islands"
17 #include "ARM.h"
18 #include "ARMAddressingModes.h"
19 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
20 #include "ARMInstrInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
27 #include "llvm/Support/Debug.h"
28 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
32 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include <algorithm>
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(NumCPEs,       "Number of constpool entries");
39 STATISTIC(NumSplit,      "Number of uncond branches inserted");
40 STATISTIC(NumCBrFixed,   "Number of cond branches fixed");
41 STATISTIC(NumUBrFixed,   "Number of uncond branches fixed");
42 STATISTIC(NumTBs,        "Number of table branches generated");
43 STATISTIC(NumT2CPShrunk, "Number of Thumb2 constantpool instructions shrunk");
44 STATISTIC(NumT2BrShrunk, "Number of Thumb2 immediate branches shrunk");
45 STATISTIC(NumCBZ,        "Number of CBZ / CBNZ formed");
46 STATISTIC(NumJTMoved,    "Number of jump table destination blocks moved");
47 STATISTIC(NumJTInserted, "Number of jump table intermediate blocks inserted");
48
49
50 static cl::opt<bool>
51 AdjustJumpTableBlocks("arm-adjust-jump-tables", cl::Hidden, cl::init(false),
52           cl::desc("Adjust basic block layout to better use TB[BH]"));
53
54 namespace {
55   /// ARMConstantIslands - Due to limited PC-relative displacements, ARM
56   /// requires constant pool entries to be scattered among the instructions
57   /// inside a function.  To do this, it completely ignores the normal LLVM
58   /// constant pool; instead, it places constants wherever it feels like with
59   /// special instructions.
60   ///
61   /// The terminology used in this pass includes:
62   ///   Islands - Clumps of constants placed in the function.
63   ///   Water   - Potential places where an island could be formed.
64   ///   CPE     - A constant pool entry that has been placed somewhere, which
65   ///             tracks a list of users.
66   class ARMConstantIslands : public MachineFunctionPass {
67     /// BBSizes - The size of each MachineBasicBlock in bytes of code, indexed
68     /// by MBB Number.  The two-byte pads required for Thumb alignment are
69     /// counted as part of the following block (i.e., the offset and size for
70     /// a padded block will both be ==2 mod 4).
71     std::vector<unsigned> BBSizes;
72
73     /// BBOffsets - the offset of each MBB in bytes, starting from 0.
74     /// The two-byte pads required for Thumb alignment are counted as part of
75     /// the following block.
76     std::vector<unsigned> BBOffsets;
77
78     /// WaterList - A sorted list of basic blocks where islands could be placed
79     /// (i.e. blocks that don't fall through to the following block, due
80     /// to a return, unreachable, or unconditional branch).
81     std::vector<MachineBasicBlock*> WaterList;
82
83     /// NewWaterList - The subset of WaterList that was created since the
84     /// previous iteration by inserting unconditional branches.
85     SmallSet<MachineBasicBlock*, 4> NewWaterList;
86
87     typedef std::vector<MachineBasicBlock*>::iterator water_iterator;
88
89     /// CPUser - One user of a constant pool, keeping the machine instruction
90     /// pointer, the constant pool being referenced, and the max displacement
91     /// allowed from the instruction to the CP.  The HighWaterMark records the
92     /// highest basic block where a new CPEntry can be placed.  To ensure this
93     /// pass terminates, the CP entries are initially placed at the end of the
94     /// function and then move monotonically to lower addresses.  The
95     /// exception to this rule is when the current CP entry for a particular
96     /// CPUser is out of range, but there is another CP entry for the same
97     /// constant value in range.  We want to use the existing in-range CP
98     /// entry, but if it later moves out of range, the search for new water
99     /// should resume where it left off.  The HighWaterMark is used to record
100     /// that point.
101     struct CPUser {
102       MachineInstr *MI;
103       MachineInstr *CPEMI;
104       MachineBasicBlock *HighWaterMark;
105       unsigned MaxDisp;
106       bool NegOk;
107       bool IsSoImm;
108       CPUser(MachineInstr *mi, MachineInstr *cpemi, unsigned maxdisp,
109              bool neg, bool soimm)
110         : MI(mi), CPEMI(cpemi), MaxDisp(maxdisp), NegOk(neg), IsSoImm(soimm) {
111         HighWaterMark = CPEMI->getParent();
112       }
113     };
114
115     /// CPUsers - Keep track of all of the machine instructions that use various
116     /// constant pools and their max displacement.
117     std::vector<CPUser> CPUsers;
118
119     /// CPEntry - One per constant pool entry, keeping the machine instruction
120     /// pointer, the constpool index, and the number of CPUser's which
121     /// reference this entry.
122     struct CPEntry {
123       MachineInstr *CPEMI;
124       unsigned CPI;
125       unsigned RefCount;
126       CPEntry(MachineInstr *cpemi, unsigned cpi, unsigned rc = 0)
127         : CPEMI(cpemi), CPI(cpi), RefCount(rc) {}
128     };
129
130     /// CPEntries - Keep track of all of the constant pool entry machine
131     /// instructions. For each original constpool index (i.e. those that
132     /// existed upon entry to this pass), it keeps a vector of entries.
133     /// Original elements are cloned as we go along; the clones are
134     /// put in the vector of the original element, but have distinct CPIs.
135     std::vector<std::vector<CPEntry> > CPEntries;
136
137     /// ImmBranch - One per immediate branch, keeping the machine instruction
138     /// pointer, conditional or unconditional, the max displacement,
139     /// and (if isCond is true) the corresponding unconditional branch
140     /// opcode.
141     struct ImmBranch {
142       MachineInstr *MI;
143       unsigned MaxDisp : 31;
144       bool isCond : 1;
145       int UncondBr;
146       ImmBranch(MachineInstr *mi, unsigned maxdisp, bool cond, int ubr)
147         : MI(mi), MaxDisp(maxdisp), isCond(cond), UncondBr(ubr) {}
148     };
149
150     /// ImmBranches - Keep track of all the immediate branch instructions.
151     ///
152     std::vector<ImmBranch> ImmBranches;
153
154     /// PushPopMIs - Keep track of all the Thumb push / pop instructions.
155     ///
156     SmallVector<MachineInstr*, 4> PushPopMIs;
157
158     /// T2JumpTables - Keep track of all the Thumb2 jumptable instructions.
159     SmallVector<MachineInstr*, 4> T2JumpTables;
160
161     /// HasFarJump - True if any far jump instruction has been emitted during
162     /// the branch fix up pass.
163     bool HasFarJump;
164
165     const TargetInstrInfo *TII;
166     const ARMSubtarget *STI;
167     ARMFunctionInfo *AFI;
168     bool isThumb;
169     bool isThumb1;
170     bool isThumb2;
171   public:
172     static char ID;
173     ARMConstantIslands() : MachineFunctionPass(&ID) {}
174
175     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
176
177     virtual const char *getPassName() const {
178       return "ARM constant island placement and branch shortening pass";
179     }
180
181   private:
182     void DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
183                             std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
184     CPEntry *findConstPoolEntry(unsigned CPI, const MachineInstr *CPEMI);
185     void JumpTableFunctionScan(MachineFunction &MF);
186     void InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
187                              const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs);
188     MachineBasicBlock *SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI);
189     void UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB);
190     void AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB, int delta);
191     bool DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr* CPEMI);
192     int LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset);
193     bool LookForWater(CPUser&U, unsigned UserOffset, water_iterator &WaterIter);
194     void CreateNewWater(unsigned CPUserIndex, unsigned UserOffset,
195                         MachineBasicBlock *&NewMBB);
196     bool HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF, unsigned CPUserIndex);
197     void RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI);
198     bool RemoveUnusedCPEntries();
199     bool CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
200                       MachineInstr *CPEMI, unsigned Disp, bool NegOk,
201                       bool DoDump = false);
202     bool WaterIsInRange(unsigned UserOffset, MachineBasicBlock *Water,
203                         CPUser &U);
204     bool OffsetIsInRange(unsigned UserOffset, unsigned TrialOffset,
205                          unsigned Disp, bool NegativeOK, bool IsSoImm = false);
206     bool BBIsInRange(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *BB, unsigned Disp);
207     bool FixUpImmediateBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
208     bool FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
209     bool FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br);
210     bool UndoLRSpillRestore();
211     bool OptimizeThumb2Instructions(MachineFunction &MF);
212     bool OptimizeThumb2Branches(MachineFunction &MF);
213     bool ReorderThumb2JumpTables(MachineFunction &MF);
214     bool OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF);
215     MachineBasicBlock *AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB,
216                                                   MachineBasicBlock *JTBB);
217
218     unsigned GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const;
219     void dumpBBs();
220     void verify(MachineFunction &MF);
221   };
222   char ARMConstantIslands::ID = 0;
223 }
224
225 /// verify - check BBOffsets, BBSizes, alignment of islands
226 void ARMConstantIslands::verify(MachineFunction &MF) {
227   assert(BBOffsets.size() == BBSizes.size());
228   for (unsigned i = 1, e = BBOffsets.size(); i != e; ++i)
229     assert(BBOffsets[i-1]+BBSizes[i-1] == BBOffsets[i]);
230   if (!isThumb)
231     return;
232 #ifndef NDEBUG
233   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
234        MBBI != E; ++MBBI) {
235     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
236     if (!MBB->empty() &&
237         MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
238       unsigned MBBId = MBB->getNumber();
239       assert((BBOffsets[MBBId]%4 == 0 && BBSizes[MBBId]%4 == 0) ||
240              (BBOffsets[MBBId]%4 != 0 && BBSizes[MBBId]%4 != 0));
241     }
242   }
243 #endif
244 }
245
246 /// print block size and offset information - debugging
247 void ARMConstantIslands::dumpBBs() {
248   for (unsigned J = 0, E = BBOffsets.size(); J !=E; ++J) {
249     DEBUG(errs() << "block " << J << " offset " << BBOffsets[J]
250                  << " size " << BBSizes[J] << "\n");
251   }
252 }
253
254 /// createARMConstantIslandPass - returns an instance of the constpool
255 /// island pass.
256 FunctionPass *llvm::createARMConstantIslandPass() {
257   return new ARMConstantIslands();
258 }
259
260 bool ARMConstantIslands::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
261   MachineConstantPool &MCP = *MF.getConstantPool();
262
263   TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
264   AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
265   STI = &MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
266
267   isThumb = AFI->isThumbFunction();
268   isThumb1 = AFI->isThumb1OnlyFunction();
269   isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
270
271   HasFarJump = false;
272
273   // Renumber all of the machine basic blocks in the function, guaranteeing that
274   // the numbers agree with the position of the block in the function.
275   MF.RenumberBlocks();
276
277   // Try to reorder and otherwise adjust the block layout to make good use
278   // of the TB[BH] instructions.
279   bool MadeChange = false;
280   if (isThumb2 && AdjustJumpTableBlocks) {
281     JumpTableFunctionScan(MF);
282     MadeChange |= ReorderThumb2JumpTables(MF);
283     // Data is out of date, so clear it. It'll be re-computed later.
284     BBSizes.clear();
285     BBOffsets.clear();
286     T2JumpTables.clear();
287     // Blocks may have shifted around. Keep the numbering up to date.
288     MF.RenumberBlocks();
289   }
290
291   // Thumb1 functions containing constant pools get 4-byte alignment.
292   // This is so we can keep exact track of where the alignment padding goes.
293
294   // Set default. Thumb1 function is 2-byte aligned, ARM and Thumb2 are 4-byte
295   // aligned.
296   AFI->setAlign(isThumb1 ? 1U : 2U);
297
298   // Perform the initial placement of the constant pool entries.  To start with,
299   // we put them all at the end of the function.
300   std::vector<MachineInstr*> CPEMIs;
301   if (!MCP.isEmpty()) {
302     DoInitialPlacement(MF, CPEMIs);
303     if (isThumb1)
304       AFI->setAlign(2U);
305   }
306
307   /// The next UID to take is the first unused one.
308   AFI->initConstPoolEntryUId(CPEMIs.size());
309
310   // Do the initial scan of the function, building up information about the
311   // sizes of each block, the location of all the water, and finding all of the
312   // constant pool users.
313   InitialFunctionScan(MF, CPEMIs);
314   CPEMIs.clear();
315
316   /// Remove dead constant pool entries.
317   RemoveUnusedCPEntries();
318
319   // Iteratively place constant pool entries and fix up branches until there
320   // is no change.
321   unsigned NoCPIters = 0, NoBRIters = 0;
322   while (true) {
323     bool CPChange = false;
324     for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i)
325       CPChange |= HandleConstantPoolUser(MF, i);
326     if (CPChange && ++NoCPIters > 30)
327       llvm_unreachable("Constant Island pass failed to converge!");
328     DEBUG(dumpBBs());
329     
330     // Clear NewWaterList now.  If we split a block for branches, it should
331     // appear as "new water" for the next iteration of constant pool placement.
332     NewWaterList.clear();
333
334     bool BRChange = false;
335     for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i)
336       BRChange |= FixUpImmediateBr(MF, ImmBranches[i]);
337     if (BRChange && ++NoBRIters > 30)
338       llvm_unreachable("Branch Fix Up pass failed to converge!");
339     DEBUG(dumpBBs());
340
341     if (!CPChange && !BRChange)
342       break;
343     MadeChange = true;
344   }
345
346   // Shrink 32-bit Thumb2 branch, load, and store instructions.
347   if (isThumb2)
348     MadeChange |= OptimizeThumb2Instructions(MF);
349
350   // After a while, this might be made debug-only, but it is not expensive.
351   verify(MF);
352
353   // If LR has been forced spilled and no far jumps (i.e. BL) has been issued.
354   // Undo the spill / restore of LR if possible.
355   if (isThumb && !HasFarJump && AFI->isLRSpilledForFarJump())
356     MadeChange |= UndoLRSpillRestore();
357
358   BBSizes.clear();
359   BBOffsets.clear();
360   WaterList.clear();
361   CPUsers.clear();
362   CPEntries.clear();
363   ImmBranches.clear();
364   PushPopMIs.clear();
365   T2JumpTables.clear();
366
367   return MadeChange;
368 }
369
370 /// DoInitialPlacement - Perform the initial placement of the constant pool
371 /// entries.  To start with, we put them all at the end of the function.
372 void ARMConstantIslands::DoInitialPlacement(MachineFunction &MF,
373                                         std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
374   // Create the basic block to hold the CPE's.
375   MachineBasicBlock *BB = MF.CreateMachineBasicBlock();
376   MF.push_back(BB);
377
378   // Add all of the constants from the constant pool to the end block, use an
379   // identity mapping of CPI's to CPE's.
380   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> &CPs =
381     MF.getConstantPool()->getConstants();
382
383   const TargetData &TD = *MF.getTarget().getTargetData();
384   for (unsigned i = 0, e = CPs.size(); i != e; ++i) {
385     unsigned Size = TD.getTypeAllocSize(CPs[i].getType());
386     // Verify that all constant pool entries are a multiple of 4 bytes.  If not,
387     // we would have to pad them out or something so that instructions stay
388     // aligned.
389     assert((Size & 3) == 0 && "CP Entry not multiple of 4 bytes!");
390     MachineInstr *CPEMI =
391       BuildMI(BB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
392                            .addImm(i).addConstantPoolIndex(i).addImm(Size);
393     CPEMIs.push_back(CPEMI);
394
395     // Add a new CPEntry, but no corresponding CPUser yet.
396     std::vector<CPEntry> CPEs;
397     CPEs.push_back(CPEntry(CPEMI, i));
398     CPEntries.push_back(CPEs);
399     NumCPEs++;
400     DEBUG(errs() << "Moved CPI#" << i << " to end of function as #" << i
401                  << "\n");
402   }
403 }
404
405 /// BBHasFallthrough - Return true if the specified basic block can fallthrough
406 /// into the block immediately after it.
407 static bool BBHasFallthrough(MachineBasicBlock *MBB) {
408   // Get the next machine basic block in the function.
409   MachineFunction::iterator MBBI = MBB;
410   if (next(MBBI) == MBB->getParent()->end())  // Can't fall off end of function.
411     return false;
412
413   MachineBasicBlock *NextBB = next(MBBI);
414   for (MachineBasicBlock::succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
415        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
416     if (*I == NextBB)
417       return true;
418
419   return false;
420 }
421
422 /// findConstPoolEntry - Given the constpool index and CONSTPOOL_ENTRY MI,
423 /// look up the corresponding CPEntry.
424 ARMConstantIslands::CPEntry
425 *ARMConstantIslands::findConstPoolEntry(unsigned CPI,
426                                         const MachineInstr *CPEMI) {
427   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
428   // Number of entries per constpool index should be small, just do a
429   // linear search.
430   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
431     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
432       return &CPEs[i];
433   }
434   return NULL;
435 }
436
437 /// JumpTableFunctionScan - Do a scan of the function, building up
438 /// information about the sizes of each block and the locations of all
439 /// the jump tables.
440 void ARMConstantIslands::JumpTableFunctionScan(MachineFunction &MF) {
441   unsigned Offset = 0;
442   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
443        MBBI != E; ++MBBI) {
444     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
445
446     unsigned MBBSize = 0;
447     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
448          I != E; ++I) {
449       // Add instruction size to MBBSize.
450       MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
451
452       int Opc = I->getOpcode();
453       if (I->getDesc().isBranch()) {
454         switch (Opc) {
455         default:
456           continue;  // Ignore other JT branches
457         case ARM::t2BR_JT:
458           T2JumpTables.push_back(I);
459           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
460         }
461       }
462     }
463
464     BBSizes.push_back(MBBSize);
465     BBOffsets.push_back(Offset);
466     Offset += MBBSize;
467   }
468 }
469
470 /// InitialFunctionScan - Do the initial scan of the function, building up
471 /// information about the sizes of each block, the location of all the water,
472 /// and finding all of the constant pool users.
473 void ARMConstantIslands::InitialFunctionScan(MachineFunction &MF,
474                                  const std::vector<MachineInstr*> &CPEMIs) {
475   unsigned Offset = 0;
476   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF.begin(), E = MF.end();
477        MBBI != E; ++MBBI) {
478     MachineBasicBlock &MBB = *MBBI;
479
480     // If this block doesn't fall through into the next MBB, then this is
481     // 'water' that a constant pool island could be placed.
482     if (!BBHasFallthrough(&MBB))
483       WaterList.push_back(&MBB);
484
485     unsigned MBBSize = 0;
486     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
487          I != E; ++I) {
488       // Add instruction size to MBBSize.
489       MBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
490
491       int Opc = I->getOpcode();
492       if (I->getDesc().isBranch()) {
493         bool isCond = false;
494         unsigned Bits = 0;
495         unsigned Scale = 1;
496         int UOpc = Opc;
497         switch (Opc) {
498         default:
499           continue;  // Ignore other JT branches
500         case ARM::tBR_JTr:
501           // A Thumb1 table jump may involve padding; for the offsets to
502           // be right, functions containing these must be 4-byte aligned.
503           AFI->setAlign(2U);
504           if ((Offset+MBBSize)%4 != 0)
505             // FIXME: Add a pseudo ALIGN instruction instead.
506             MBBSize += 2;           // padding
507           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
508         case ARM::t2BR_JT:
509           T2JumpTables.push_back(I);
510           continue;   // Does not get an entry in ImmBranches
511         case ARM::Bcc:
512           isCond = true;
513           UOpc = ARM::B;
514           // Fallthrough
515         case ARM::B:
516           Bits = 24;
517           Scale = 4;
518           break;
519         case ARM::tBcc:
520           isCond = true;
521           UOpc = ARM::tB;
522           Bits = 8;
523           Scale = 2;
524           break;
525         case ARM::tB:
526           Bits = 11;
527           Scale = 2;
528           break;
529         case ARM::t2Bcc:
530           isCond = true;
531           UOpc = ARM::t2B;
532           Bits = 20;
533           Scale = 2;
534           break;
535         case ARM::t2B:
536           Bits = 24;
537           Scale = 2;
538           break;
539         }
540
541         // Record this immediate branch.
542         unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
543         ImmBranches.push_back(ImmBranch(I, MaxOffs, isCond, UOpc));
544       }
545
546       if (Opc == ARM::tPUSH || Opc == ARM::tPOP_RET)
547         PushPopMIs.push_back(I);
548
549       if (Opc == ARM::CONSTPOOL_ENTRY)
550         continue;
551
552       // Scan the instructions for constant pool operands.
553       for (unsigned op = 0, e = I->getNumOperands(); op != e; ++op)
554         if (I->getOperand(op).isCPI()) {
555           // We found one.  The addressing mode tells us the max displacement
556           // from the PC that this instruction permits.
557
558           // Basic size info comes from the TSFlags field.
559           unsigned Bits = 0;
560           unsigned Scale = 1;
561           bool NegOk = false;
562           bool IsSoImm = false;
563
564           switch (Opc) {
565           default:
566             llvm_unreachable("Unknown addressing mode for CP reference!");
567             break;
568
569           // Taking the address of a CP entry.
570           case ARM::LEApcrel:
571             // This takes a SoImm, which is 8 bit immediate rotated. We'll
572             // pretend the maximum offset is 255 * 4. Since each instruction
573             // 4 byte wide, this is always correct. We'llc heck for other
574             // displacements that fits in a SoImm as well.
575             Bits = 8;
576             Scale = 4;
577             NegOk = true;
578             IsSoImm = true;
579             break;
580           case ARM::t2LEApcrel:
581             Bits = 12;
582             NegOk = true;
583             break;
584           case ARM::tLEApcrel:
585             Bits = 8;
586             Scale = 4;
587             break;
588
589           case ARM::LDR:
590           case ARM::LDRcp:
591           case ARM::t2LDRpci:
592             Bits = 12;  // +-offset_12
593             NegOk = true;
594             break;
595
596           case ARM::tLDRpci:
597           case ARM::tLDRcp:
598             Bits = 8;
599             Scale = 4;  // +(offset_8*4)
600             break;
601
602           case ARM::VLDRD:
603           case ARM::VLDRS:
604             Bits = 8;
605             Scale = 4;  // +-(offset_8*4)
606             NegOk = true;
607             break;
608           }
609
610           // Remember that this is a user of a CP entry.
611           unsigned CPI = I->getOperand(op).getIndex();
612           MachineInstr *CPEMI = CPEMIs[CPI];
613           unsigned MaxOffs = ((1 << Bits)-1) * Scale;
614           CPUsers.push_back(CPUser(I, CPEMI, MaxOffs, NegOk, IsSoImm));
615
616           // Increment corresponding CPEntry reference count.
617           CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
618           assert(CPE && "Cannot find a corresponding CPEntry!");
619           CPE->RefCount++;
620
621           // Instructions can only use one CP entry, don't bother scanning the
622           // rest of the operands.
623           break;
624         }
625     }
626
627     // In thumb mode, if this block is a constpool island, we may need padding
628     // so it's aligned on 4 byte boundary.
629     if (isThumb &&
630         !MBB.empty() &&
631         MBB.begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
632         (Offset%4) != 0)
633       MBBSize += 2;
634
635     BBSizes.push_back(MBBSize);
636     BBOffsets.push_back(Offset);
637     Offset += MBBSize;
638   }
639 }
640
641 /// GetOffsetOf - Return the current offset of the specified machine instruction
642 /// from the start of the function.  This offset changes as stuff is moved
643 /// around inside the function.
644 unsigned ARMConstantIslands::GetOffsetOf(MachineInstr *MI) const {
645   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
646
647   // The offset is composed of two things: the sum of the sizes of all MBB's
648   // before this instruction's block, and the offset from the start of the block
649   // it is in.
650   unsigned Offset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
651
652   // If we're looking for a CONSTPOOL_ENTRY in Thumb, see if this block has
653   // alignment padding, and compensate if so.
654   if (isThumb &&
655       MI->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY &&
656       Offset%4 != 0)
657     Offset += 2;
658
659   // Sum instructions before MI in MBB.
660   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(); ; ++I) {
661     assert(I != MBB->end() && "Didn't find MI in its own basic block?");
662     if (&*I == MI) return Offset;
663     Offset += TII->GetInstSizeInBytes(I);
664   }
665 }
666
667 /// CompareMBBNumbers - Little predicate function to sort the WaterList by MBB
668 /// ID.
669 static bool CompareMBBNumbers(const MachineBasicBlock *LHS,
670                               const MachineBasicBlock *RHS) {
671   return LHS->getNumber() < RHS->getNumber();
672 }
673
674 /// UpdateForInsertedWaterBlock - When a block is newly inserted into the
675 /// machine function, it upsets all of the block numbers.  Renumber the blocks
676 /// and update the arrays that parallel this numbering.
677 void ARMConstantIslands::UpdateForInsertedWaterBlock(MachineBasicBlock *NewBB) {
678   // Renumber the MBB's to keep them consequtive.
679   NewBB->getParent()->RenumberBlocks(NewBB);
680
681   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
682   // renumbered) block numbers.
683   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
684
685   // Likewise for BBOffsets.
686   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
687
688   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add NewMBB as having
689   // available water after it.
690   water_iterator IP =
691     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), NewBB,
692                      CompareMBBNumbers);
693   WaterList.insert(IP, NewBB);
694 }
695
696
697 /// Split the basic block containing MI into two blocks, which are joined by
698 /// an unconditional branch.  Update data structures and renumber blocks to
699 /// account for this change and returns the newly created block.
700 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::SplitBlockBeforeInstr(MachineInstr *MI) {
701   MachineBasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
702   MachineFunction &MF = *OrigBB->getParent();
703
704   // Create a new MBB for the code after the OrigBB.
705   MachineBasicBlock *NewBB =
706     MF.CreateMachineBasicBlock(OrigBB->getBasicBlock());
707   MachineFunction::iterator MBBI = OrigBB; ++MBBI;
708   MF.insert(MBBI, NewBB);
709
710   // Splice the instructions starting with MI over to NewBB.
711   NewBB->splice(NewBB->end(), OrigBB, MI, OrigBB->end());
712
713   // Add an unconditional branch from OrigBB to NewBB.
714   // Note the new unconditional branch is not being recorded.
715   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
716   // correspond to anything in the source.
717   unsigned Opc = isThumb ? (isThumb2 ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
718   BuildMI(OrigBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Opc)).addMBB(NewBB);
719   NumSplit++;
720
721   // Update the CFG.  All succs of OrigBB are now succs of NewBB.
722   while (!OrigBB->succ_empty()) {
723     MachineBasicBlock *Succ = *OrigBB->succ_begin();
724     OrigBB->removeSuccessor(Succ);
725     NewBB->addSuccessor(Succ);
726
727     // This pass should be run after register allocation, so there should be no
728     // PHI nodes to update.
729     assert((Succ->empty() || Succ->begin()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
730            && "PHI nodes should be eliminated by now!");
731   }
732
733   // OrigBB branches to NewBB.
734   OrigBB->addSuccessor(NewBB);
735
736   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
737   // This is almost the same as UpdateForInsertedWaterBlock, except that
738   // the Water goes after OrigBB, not NewBB.
739   MF.RenumberBlocks(NewBB);
740
741   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
742   // renumbered) block numbers.
743   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
744
745   // Likewise for BBOffsets.
746   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
747
748   // Next, update WaterList.  Specifically, we need to add OrigMBB as having
749   // available water after it (but not if it's already there, which happens
750   // when splitting before a conditional branch that is followed by an
751   // unconditional branch - in that case we want to insert NewBB).
752   water_iterator IP =
753     std::lower_bound(WaterList.begin(), WaterList.end(), OrigBB,
754                      CompareMBBNumbers);
755   MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
756   if (WaterBB == OrigBB)
757     WaterList.insert(next(IP), NewBB);
758   else
759     WaterList.insert(IP, OrigBB);
760   NewWaterList.insert(OrigBB);
761
762   // Figure out how large the first NewMBB is.  (It cannot
763   // contain a constpool_entry or tablejump.)
764   unsigned NewBBSize = 0;
765   for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
766        I != E; ++I)
767     NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
768
769   unsigned OrigBBI = OrigBB->getNumber();
770   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
771   // Set the size of NewBB in BBSizes.
772   BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
773
774   // We removed instructions from UserMBB, subtract that off from its size.
775   // Add 2 or 4 to the block to count the unconditional branch we added to it.
776   int delta = isThumb1 ? 2 : 4;
777   BBSizes[OrigBBI] -= NewBBSize - delta;
778
779   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
780   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[OrigBBI] + BBSizes[OrigBBI];
781
782   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
783   AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, delta);
784
785   return NewBB;
786 }
787
788 /// OffsetIsInRange - Checks whether UserOffset (the location of a constant pool
789 /// reference) is within MaxDisp of TrialOffset (a proposed location of a
790 /// constant pool entry).
791 bool ARMConstantIslands::OffsetIsInRange(unsigned UserOffset,
792                                          unsigned TrialOffset, unsigned MaxDisp,
793                                          bool NegativeOK, bool IsSoImm) {
794   // On Thumb offsets==2 mod 4 are rounded down by the hardware for
795   // purposes of the displacement computation; compensate for that here.
796   // Effectively, the valid range of displacements is 2 bytes smaller for such
797   // references.
798   unsigned TotalAdj = 0;
799   if (isThumb && UserOffset%4 !=0) {
800     UserOffset -= 2;
801     TotalAdj = 2;
802   }
803   // CPEs will be rounded up to a multiple of 4.
804   if (isThumb && TrialOffset%4 != 0) {
805     TrialOffset += 2;
806     TotalAdj += 2;
807   }
808
809   // In Thumb2 mode, later branch adjustments can shift instructions up and
810   // cause alignment change. In the worst case scenario this can cause the
811   // user's effective address to be subtracted by 2 and the CPE's address to
812   // be plus 2.
813   if (isThumb2 && TotalAdj != 4)
814     MaxDisp -= (4 - TotalAdj);
815
816   if (UserOffset <= TrialOffset) {
817     // User before the Trial.
818     if (TrialOffset - UserOffset <= MaxDisp)
819       return true;
820     // FIXME: Make use full range of soimm values.
821   } else if (NegativeOK) {
822     if (UserOffset - TrialOffset <= MaxDisp)
823       return true;
824     // FIXME: Make use full range of soimm values.
825   }
826   return false;
827 }
828
829 /// WaterIsInRange - Returns true if a CPE placed after the specified
830 /// Water (a basic block) will be in range for the specific MI.
831
832 bool ARMConstantIslands::WaterIsInRange(unsigned UserOffset,
833                                         MachineBasicBlock* Water, CPUser &U) {
834   unsigned MaxDisp = U.MaxDisp;
835   unsigned CPEOffset = BBOffsets[Water->getNumber()] +
836                        BBSizes[Water->getNumber()];
837
838   // If the CPE is to be inserted before the instruction, that will raise
839   // the offset of the instruction.
840   if (CPEOffset < UserOffset)
841     UserOffset += U.CPEMI->getOperand(2).getImm();
842
843   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm);
844 }
845
846 /// CPEIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
847 /// specific ConstPool entry instruction can fit in MI's displacement field.
848 bool ARMConstantIslands::CPEIsInRange(MachineInstr *MI, unsigned UserOffset,
849                                       MachineInstr *CPEMI, unsigned MaxDisp,
850                                       bool NegOk, bool DoDump) {
851   unsigned CPEOffset  = GetOffsetOf(CPEMI);
852   assert(CPEOffset%4 == 0 && "Misaligned CPE");
853
854   if (DoDump) {
855     DEBUG(errs() << "User of CPE#" << CPEMI->getOperand(0).getImm()
856                  << " max delta=" << MaxDisp
857                  << " insn address=" << UserOffset
858                  << " CPE address=" << CPEOffset
859                  << " offset=" << int(CPEOffset-UserOffset) << "\t" << *MI);
860   }
861
862   return OffsetIsInRange(UserOffset, CPEOffset, MaxDisp, NegOk);
863 }
864
865 #ifndef NDEBUG
866 /// BBIsJumpedOver - Return true of the specified basic block's only predecessor
867 /// unconditionally branches to its only successor.
868 static bool BBIsJumpedOver(MachineBasicBlock *MBB) {
869   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
870     return false;
871
872   MachineBasicBlock *Succ = *MBB->succ_begin();
873   MachineBasicBlock *Pred = *MBB->pred_begin();
874   MachineInstr *PredMI = &Pred->back();
875   if (PredMI->getOpcode() == ARM::B || PredMI->getOpcode() == ARM::tB
876       || PredMI->getOpcode() == ARM::t2B)
877     return PredMI->getOperand(0).getMBB() == Succ;
878   return false;
879 }
880 #endif // NDEBUG
881
882 void ARMConstantIslands::AdjustBBOffsetsAfter(MachineBasicBlock *BB,
883                                               int delta) {
884   MachineFunction::iterator MBBI = BB; MBBI = next(MBBI);
885   for(unsigned i = BB->getNumber()+1, e = BB->getParent()->getNumBlockIDs();
886       i < e; ++i) {
887     BBOffsets[i] += delta;
888     // If some existing blocks have padding, adjust the padding as needed, a
889     // bit tricky.  delta can be negative so don't use % on that.
890     if (!isThumb)
891       continue;
892     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
893     if (!MBB->empty()) {
894       // Constant pool entries require padding.
895       if (MBB->begin()->getOpcode() == ARM::CONSTPOOL_ENTRY) {
896         unsigned OldOffset = BBOffsets[i] - delta;
897         if ((OldOffset%4) == 0 && (BBOffsets[i]%4) != 0) {
898           // add new padding
899           BBSizes[i] += 2;
900           delta += 2;
901         } else if ((OldOffset%4) != 0 && (BBOffsets[i]%4) == 0) {
902           // remove existing padding
903           BBSizes[i] -= 2;
904           delta -= 2;
905         }
906       }
907       // Thumb1 jump tables require padding.  They should be at the end;
908       // following unconditional branches are removed by AnalyzeBranch.
909       MachineInstr *ThumbJTMI = prior(MBB->end());
910       if (ThumbJTMI->getOpcode() == ARM::tBR_JTr) {
911         unsigned NewMIOffset = GetOffsetOf(ThumbJTMI);
912         unsigned OldMIOffset = NewMIOffset - delta;
913         if ((OldMIOffset%4) == 0 && (NewMIOffset%4) != 0) {
914           // remove existing padding
915           BBSizes[i] -= 2;
916           delta -= 2;
917         } else if ((OldMIOffset%4) != 0 && (NewMIOffset%4) == 0) {
918           // add new padding
919           BBSizes[i] += 2;
920           delta += 2;
921         }
922       }
923       if (delta==0)
924         return;
925     }
926     MBBI = next(MBBI);
927   }
928 }
929
930 /// DecrementOldEntry - find the constant pool entry with index CPI
931 /// and instruction CPEMI, and decrement its refcount.  If the refcount
932 /// becomes 0 remove the entry and instruction.  Returns true if we removed
933 /// the entry, false if we didn't.
934
935 bool ARMConstantIslands::DecrementOldEntry(unsigned CPI, MachineInstr *CPEMI) {
936   // Find the old entry. Eliminate it if it is no longer used.
937   CPEntry *CPE = findConstPoolEntry(CPI, CPEMI);
938   assert(CPE && "Unexpected!");
939   if (--CPE->RefCount == 0) {
940     RemoveDeadCPEMI(CPEMI);
941     CPE->CPEMI = NULL;
942     NumCPEs--;
943     return true;
944   }
945   return false;
946 }
947
948 /// LookForCPEntryInRange - see if the currently referenced CPE is in range;
949 /// if not, see if an in-range clone of the CPE is in range, and if so,
950 /// change the data structures so the user references the clone.  Returns:
951 /// 0 = no existing entry found
952 /// 1 = entry found, and there were no code insertions or deletions
953 /// 2 = entry found, and there were code insertions or deletions
954 int ARMConstantIslands::LookForExistingCPEntry(CPUser& U, unsigned UserOffset)
955 {
956   MachineInstr *UserMI = U.MI;
957   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
958
959   // Check to see if the CPE is already in-range.
960   if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEMI, U.MaxDisp, U.NegOk, true)) {
961     DEBUG(errs() << "In range\n");
962     return 1;
963   }
964
965   // No.  Look for previously created clones of the CPE that are in range.
966   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
967   std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[CPI];
968   for (unsigned i = 0, e = CPEs.size(); i != e; ++i) {
969     // We already tried this one
970     if (CPEs[i].CPEMI == CPEMI)
971       continue;
972     // Removing CPEs can leave empty entries, skip
973     if (CPEs[i].CPEMI == NULL)
974       continue;
975     if (CPEIsInRange(UserMI, UserOffset, CPEs[i].CPEMI, U.MaxDisp, U.NegOk)) {
976       DEBUG(errs() << "Replacing CPE#" << CPI << " with CPE#"
977                    << CPEs[i].CPI << "\n");
978       // Point the CPUser node to the replacement
979       U.CPEMI = CPEs[i].CPEMI;
980       // Change the CPI in the instruction operand to refer to the clone.
981       for (unsigned j = 0, e = UserMI->getNumOperands(); j != e; ++j)
982         if (UserMI->getOperand(j).isCPI()) {
983           UserMI->getOperand(j).setIndex(CPEs[i].CPI);
984           break;
985         }
986       // Adjust the refcount of the clone...
987       CPEs[i].RefCount++;
988       // ...and the original.  If we didn't remove the old entry, none of the
989       // addresses changed, so we don't need another pass.
990       return DecrementOldEntry(CPI, CPEMI) ? 2 : 1;
991     }
992   }
993   return 0;
994 }
995
996 /// getUnconditionalBrDisp - Returns the maximum displacement that can fit in
997 /// the specific unconditional branch instruction.
998 static inline unsigned getUnconditionalBrDisp(int Opc) {
999   switch (Opc) {
1000   case ARM::tB:
1001     return ((1<<10)-1)*2;
1002   case ARM::t2B:
1003     return ((1<<23)-1)*2;
1004   default:
1005     break;
1006   }
1007
1008   return ((1<<23)-1)*4;
1009 }
1010
1011 /// LookForWater - Look for an existing entry in the WaterList in which
1012 /// we can place the CPE referenced from U so it's within range of U's MI.
1013 /// Returns true if found, false if not.  If it returns true, WaterIter
1014 /// is set to the WaterList entry.  For Thumb, prefer water that will not
1015 /// introduce padding to water that will.  To ensure that this pass
1016 /// terminates, the CPE location for a particular CPUser is only allowed to
1017 /// move to a lower address, so search backward from the end of the list and
1018 /// prefer the first water that is in range.
1019 bool ARMConstantIslands::LookForWater(CPUser &U, unsigned UserOffset,
1020                                       water_iterator &WaterIter) {
1021   if (WaterList.empty())
1022     return false;
1023
1024   bool FoundWaterThatWouldPad = false;
1025   water_iterator IPThatWouldPad;
1026   for (water_iterator IP = prior(WaterList.end()),
1027          B = WaterList.begin();; --IP) {
1028     MachineBasicBlock* WaterBB = *IP;
1029     // Check if water is in range and is either at a lower address than the
1030     // current "high water mark" or a new water block that was created since
1031     // the previous iteration by inserting an unconditional branch.  In the
1032     // latter case, we want to allow resetting the high water mark back to
1033     // this new water since we haven't seen it before.  Inserting branches
1034     // should be relatively uncommon and when it does happen, we want to be
1035     // sure to take advantage of it for all the CPEs near that block, so that
1036     // we don't insert more branches than necessary.
1037     if (WaterIsInRange(UserOffset, WaterBB, U) &&
1038         (WaterBB->getNumber() < U.HighWaterMark->getNumber() ||
1039          NewWaterList.count(WaterBB))) {
1040       unsigned WBBId = WaterBB->getNumber();
1041       if (isThumb &&
1042           (BBOffsets[WBBId] + BBSizes[WBBId])%4 != 0) {
1043         // This is valid Water, but would introduce padding.  Remember
1044         // it in case we don't find any Water that doesn't do this.
1045         if (!FoundWaterThatWouldPad) {
1046           FoundWaterThatWouldPad = true;
1047           IPThatWouldPad = IP;
1048         }
1049       } else {
1050         WaterIter = IP;
1051         return true;
1052       }
1053     }
1054     if (IP == B)
1055       break;
1056   }
1057   if (FoundWaterThatWouldPad) {
1058     WaterIter = IPThatWouldPad;
1059     return true;
1060   }
1061   return false;
1062 }
1063
1064 /// CreateNewWater - No existing WaterList entry will work for
1065 /// CPUsers[CPUserIndex], so create a place to put the CPE.  The end of the
1066 /// block is used if in range, and the conditional branch munged so control
1067 /// flow is correct.  Otherwise the block is split to create a hole with an
1068 /// unconditional branch around it.  In either case NewMBB is set to a
1069 /// block following which the new island can be inserted (the WaterList
1070 /// is not adjusted).
1071 void ARMConstantIslands::CreateNewWater(unsigned CPUserIndex,
1072                                         unsigned UserOffset,
1073                                         MachineBasicBlock *&NewMBB) {
1074   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1075   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1076   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1077   MachineBasicBlock *UserMBB = UserMI->getParent();
1078   unsigned OffsetOfNextBlock = BBOffsets[UserMBB->getNumber()] +
1079                                BBSizes[UserMBB->getNumber()];
1080   assert(OffsetOfNextBlock== BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1]);
1081
1082   // If the block does not end in an unconditional branch already, and if the
1083   // end of the block is within range, make new water there.  (The addition
1084   // below is for the unconditional branch we will be adding: 4 bytes on ARM +
1085   // Thumb2, 2 on Thumb1.  Possible Thumb1 alignment padding is allowed for
1086   // inside OffsetIsInRange.
1087   if (BBHasFallthrough(UserMBB) &&
1088       OffsetIsInRange(UserOffset, OffsetOfNextBlock + (isThumb1 ? 2: 4),
1089                       U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
1090     DEBUG(errs() << "Split at end of block\n");
1091     if (&UserMBB->back() == UserMI)
1092       assert(BBHasFallthrough(UserMBB) && "Expected a fallthrough BB!");
1093     NewMBB = next(MachineFunction::iterator(UserMBB));
1094     // Add an unconditional branch from UserMBB to fallthrough block.
1095     // Record it for branch lengthening; this new branch will not get out of
1096     // range, but if the preceding conditional branch is out of range, the
1097     // targets will be exchanged, and the altered branch may be out of
1098     // range, so the machinery has to know about it.
1099     int UncondBr = isThumb ? ((isThumb2) ? ARM::t2B : ARM::tB) : ARM::B;
1100     BuildMI(UserMBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
1101             TII->get(UncondBr)).addMBB(NewMBB);
1102     unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(UncondBr);
1103     ImmBranches.push_back(ImmBranch(&UserMBB->back(),
1104                           MaxDisp, false, UncondBr));
1105     int delta = isThumb1 ? 2 : 4;
1106     BBSizes[UserMBB->getNumber()] += delta;
1107     AdjustBBOffsetsAfter(UserMBB, delta);
1108   } else {
1109     // What a big block.  Find a place within the block to split it.
1110     // This is a little tricky on Thumb1 since instructions are 2 bytes
1111     // and constant pool entries are 4 bytes: if instruction I references
1112     // island CPE, and instruction I+1 references CPE', it will
1113     // not work well to put CPE as far forward as possible, since then
1114     // CPE' cannot immediately follow it (that location is 2 bytes
1115     // farther away from I+1 than CPE was from I) and we'd need to create
1116     // a new island.  So, we make a first guess, then walk through the
1117     // instructions between the one currently being looked at and the
1118     // possible insertion point, and make sure any other instructions
1119     // that reference CPEs will be able to use the same island area;
1120     // if not, we back up the insertion point.
1121
1122     // The 4 in the following is for the unconditional branch we'll be
1123     // inserting (allows for long branch on Thumb1).  Alignment of the
1124     // island is handled inside OffsetIsInRange.
1125     unsigned BaseInsertOffset = UserOffset + U.MaxDisp -4;
1126     // This could point off the end of the block if we've already got
1127     // constant pool entries following this block; only the last one is
1128     // in the water list.  Back past any possible branches (allow for a
1129     // conditional and a maximally long unconditional).
1130     if (BaseInsertOffset >= BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1])
1131       BaseInsertOffset = BBOffsets[UserMBB->getNumber()+1] -
1132                               (isThumb1 ? 6 : 8);
1133     unsigned EndInsertOffset = BaseInsertOffset +
1134            CPEMI->getOperand(2).getImm();
1135     MachineBasicBlock::iterator MI = UserMI;
1136     ++MI;
1137     unsigned CPUIndex = CPUserIndex+1;
1138     for (unsigned Offset = UserOffset+TII->GetInstSizeInBytes(UserMI);
1139          Offset < BaseInsertOffset;
1140          Offset += TII->GetInstSizeInBytes(MI),
1141             MI = next(MI)) {
1142       if (CPUIndex < CPUsers.size() && CPUsers[CPUIndex].MI == MI) {
1143         CPUser &U = CPUsers[CPUIndex];
1144         if (!OffsetIsInRange(Offset, EndInsertOffset,
1145                              U.MaxDisp, U.NegOk, U.IsSoImm)) {
1146           BaseInsertOffset -= (isThumb1 ? 2 : 4);
1147           EndInsertOffset  -= (isThumb1 ? 2 : 4);
1148         }
1149         // This is overly conservative, as we don't account for CPEMIs
1150         // being reused within the block, but it doesn't matter much.
1151         EndInsertOffset += CPUsers[CPUIndex].CPEMI->getOperand(2).getImm();
1152         CPUIndex++;
1153       }
1154     }
1155     DEBUG(errs() << "Split in middle of big block\n");
1156     NewMBB = SplitBlockBeforeInstr(prior(MI));
1157   }
1158 }
1159
1160 /// HandleConstantPoolUser - Analyze the specified user, checking to see if it
1161 /// is out-of-range.  If so, pick up the constant pool value and move it some
1162 /// place in-range.  Return true if we changed any addresses (thus must run
1163 /// another pass of branch lengthening), false otherwise.
1164 bool ARMConstantIslands::HandleConstantPoolUser(MachineFunction &MF,
1165                                                 unsigned CPUserIndex) {
1166   CPUser &U = CPUsers[CPUserIndex];
1167   MachineInstr *UserMI = U.MI;
1168   MachineInstr *CPEMI  = U.CPEMI;
1169   unsigned CPI = CPEMI->getOperand(1).getIndex();
1170   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1171   // Compute this only once, it's expensive.  The 4 or 8 is the value the
1172   // hardware keeps in the PC.
1173   unsigned UserOffset = GetOffsetOf(UserMI) + (isThumb ? 4 : 8);
1174
1175   // See if the current entry is within range, or there is a clone of it
1176   // in range.
1177   int result = LookForExistingCPEntry(U, UserOffset);
1178   if (result==1) return false;
1179   else if (result==2) return true;
1180
1181   // No existing clone of this CPE is within range.
1182   // We will be generating a new clone.  Get a UID for it.
1183   unsigned ID = AFI->createConstPoolEntryUId();
1184
1185   // Look for water where we can place this CPE.
1186   MachineBasicBlock *NewIsland = MF.CreateMachineBasicBlock();
1187   MachineBasicBlock *NewMBB;
1188   water_iterator IP;
1189   if (LookForWater(U, UserOffset, IP)) {
1190     DEBUG(errs() << "found water in range\n");
1191     MachineBasicBlock *WaterBB = *IP;
1192
1193     // If the original WaterList entry was "new water" on this iteration,
1194     // propagate that to the new island.  This is just keeping NewWaterList
1195     // updated to match the WaterList, which will be updated below.
1196     if (NewWaterList.count(WaterBB)) {
1197       NewWaterList.erase(WaterBB);
1198       NewWaterList.insert(NewIsland);
1199     }
1200     // The new CPE goes before the following block (NewMBB).
1201     NewMBB = next(MachineFunction::iterator(WaterBB));
1202
1203   } else {
1204     // No water found.
1205     DEBUG(errs() << "No water found\n");
1206     CreateNewWater(CPUserIndex, UserOffset, NewMBB);
1207
1208     // SplitBlockBeforeInstr adds to WaterList, which is important when it is
1209     // called while handling branches so that the water will be seen on the
1210     // next iteration for constant pools, but in this context, we don't want
1211     // it.  Check for this so it will be removed from the WaterList.
1212     // Also remove any entry from NewWaterList.
1213     MachineBasicBlock *WaterBB = prior(MachineFunction::iterator(NewMBB));
1214     IP = std::find(WaterList.begin(), WaterList.end(), WaterBB);
1215     if (IP != WaterList.end())
1216       NewWaterList.erase(WaterBB);
1217
1218     // We are adding new water.  Update NewWaterList.
1219     NewWaterList.insert(NewIsland);
1220   }
1221
1222   // Remove the original WaterList entry; we want subsequent insertions in
1223   // this vicinity to go after the one we're about to insert.  This
1224   // considerably reduces the number of times we have to move the same CPE
1225   // more than once and is also important to ensure the algorithm terminates.
1226   if (IP != WaterList.end())
1227     WaterList.erase(IP);
1228
1229   // Okay, we know we can put an island before NewMBB now, do it!
1230   MF.insert(NewMBB, NewIsland);
1231
1232   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1233   UpdateForInsertedWaterBlock(NewIsland);
1234
1235   // Decrement the old entry, and remove it if refcount becomes 0.
1236   DecrementOldEntry(CPI, CPEMI);
1237
1238   // Now that we have an island to add the CPE to, clone the original CPE and
1239   // add it to the island.
1240   U.HighWaterMark = NewIsland;
1241   U.CPEMI = BuildMI(NewIsland, DebugLoc::getUnknownLoc(),
1242                     TII->get(ARM::CONSTPOOL_ENTRY))
1243                 .addImm(ID).addConstantPoolIndex(CPI).addImm(Size);
1244   CPEntries[CPI].push_back(CPEntry(U.CPEMI, ID, 1));
1245   NumCPEs++;
1246
1247   BBOffsets[NewIsland->getNumber()] = BBOffsets[NewMBB->getNumber()];
1248   // Compensate for .align 2 in thumb mode.
1249   if (isThumb && BBOffsets[NewIsland->getNumber()]%4 != 0)
1250     Size += 2;
1251   // Increase the size of the island block to account for the new entry.
1252   BBSizes[NewIsland->getNumber()] += Size;
1253   AdjustBBOffsetsAfter(NewIsland, Size);
1254
1255   // Finally, change the CPI in the instruction operand to be ID.
1256   for (unsigned i = 0, e = UserMI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1257     if (UserMI->getOperand(i).isCPI()) {
1258       UserMI->getOperand(i).setIndex(ID);
1259       break;
1260     }
1261
1262   DEBUG(errs() << "  Moved CPE to #" << ID << " CPI=" << CPI
1263            << '\t' << *UserMI);
1264
1265   return true;
1266 }
1267
1268 /// RemoveDeadCPEMI - Remove a dead constant pool entry instruction. Update
1269 /// sizes and offsets of impacted basic blocks.
1270 void ARMConstantIslands::RemoveDeadCPEMI(MachineInstr *CPEMI) {
1271   MachineBasicBlock *CPEBB = CPEMI->getParent();
1272   unsigned Size = CPEMI->getOperand(2).getImm();
1273   CPEMI->eraseFromParent();
1274   BBSizes[CPEBB->getNumber()] -= Size;
1275   // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1276   if (CPEBB->empty()) {
1277     // In thumb1 mode, the size of island may be padded by two to compensate for
1278     // the alignment requirement.  Then it will now be 2 when the block is
1279     // empty, so fix this.
1280     // All succeeding offsets have the current size value added in, fix this.
1281     if (BBSizes[CPEBB->getNumber()] != 0) {
1282       Size += BBSizes[CPEBB->getNumber()];
1283       BBSizes[CPEBB->getNumber()] = 0;
1284     }
1285   }
1286   AdjustBBOffsetsAfter(CPEBB, -Size);
1287   // An island has only one predecessor BB and one successor BB. Check if
1288   // this BB's predecessor jumps directly to this BB's successor. This
1289   // shouldn't happen currently.
1290   assert(!BBIsJumpedOver(CPEBB) && "How did this happen?");
1291   // FIXME: remove the empty blocks after all the work is done?
1292 }
1293
1294 /// RemoveUnusedCPEntries - Remove constant pool entries whose refcounts
1295 /// are zero.
1296 bool ARMConstantIslands::RemoveUnusedCPEntries() {
1297   unsigned MadeChange = false;
1298   for (unsigned i = 0, e = CPEntries.size(); i != e; ++i) {
1299       std::vector<CPEntry> &CPEs = CPEntries[i];
1300       for (unsigned j = 0, ee = CPEs.size(); j != ee; ++j) {
1301         if (CPEs[j].RefCount == 0 && CPEs[j].CPEMI) {
1302           RemoveDeadCPEMI(CPEs[j].CPEMI);
1303           CPEs[j].CPEMI = NULL;
1304           MadeChange = true;
1305         }
1306       }
1307   }
1308   return MadeChange;
1309 }
1310
1311 /// BBIsInRange - Returns true if the distance between specific MI and
1312 /// specific BB can fit in MI's displacement field.
1313 bool ARMConstantIslands::BBIsInRange(MachineInstr *MI,MachineBasicBlock *DestBB,
1314                                      unsigned MaxDisp) {
1315   unsigned PCAdj      = isThumb ? 4 : 8;
1316   unsigned BrOffset   = GetOffsetOf(MI) + PCAdj;
1317   unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
1318
1319   DEBUG(errs() << "Branch of destination BB#" << DestBB->getNumber()
1320                << " from BB#" << MI->getParent()->getNumber()
1321                << " max delta=" << MaxDisp
1322                << " from " << GetOffsetOf(MI) << " to " << DestOffset
1323                << " offset " << int(DestOffset-BrOffset) << "\t" << *MI);
1324
1325   if (BrOffset <= DestOffset) {
1326     // Branch before the Dest.
1327     if (DestOffset-BrOffset <= MaxDisp)
1328       return true;
1329   } else {
1330     if (BrOffset-DestOffset <= MaxDisp)
1331       return true;
1332   }
1333   return false;
1334 }
1335
1336 /// FixUpImmediateBr - Fix up an immediate branch whose destination is too far
1337 /// away to fit in its displacement field.
1338 bool ARMConstantIslands::FixUpImmediateBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
1339   MachineInstr *MI = Br.MI;
1340   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1341
1342   // Check to see if the DestBB is already in-range.
1343   if (BBIsInRange(MI, DestBB, Br.MaxDisp))
1344     return false;
1345
1346   if (!Br.isCond)
1347     return FixUpUnconditionalBr(MF, Br);
1348   return FixUpConditionalBr(MF, Br);
1349 }
1350
1351 /// FixUpUnconditionalBr - Fix up an unconditional branch whose destination is
1352 /// too far away to fit in its displacement field. If the LR register has been
1353 /// spilled in the epilogue, then we can use BL to implement a far jump.
1354 /// Otherwise, add an intermediate branch instruction to a branch.
1355 bool
1356 ARMConstantIslands::FixUpUnconditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
1357   MachineInstr *MI = Br.MI;
1358   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1359   if (!isThumb1)
1360     llvm_unreachable("FixUpUnconditionalBr is Thumb1 only!");
1361
1362   // Use BL to implement far jump.
1363   Br.MaxDisp = (1 << 21) * 2;
1364   MI->setDesc(TII->get(ARM::tBfar));
1365   BBSizes[MBB->getNumber()] += 2;
1366   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, 2);
1367   HasFarJump = true;
1368   NumUBrFixed++;
1369
1370   DEBUG(errs() << "  Changed B to long jump " << *MI);
1371
1372   return true;
1373 }
1374
1375 /// FixUpConditionalBr - Fix up a conditional branch whose destination is too
1376 /// far away to fit in its displacement field. It is converted to an inverse
1377 /// conditional branch + an unconditional branch to the destination.
1378 bool
1379 ARMConstantIslands::FixUpConditionalBr(MachineFunction &MF, ImmBranch &Br) {
1380   MachineInstr *MI = Br.MI;
1381   MachineBasicBlock *DestBB = MI->getOperand(0).getMBB();
1382
1383   // Add an unconditional branch to the destination and invert the branch
1384   // condition to jump over it:
1385   // blt L1
1386   // =>
1387   // bge L2
1388   // b   L1
1389   // L2:
1390   ARMCC::CondCodes CC = (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(1).getImm();
1391   CC = ARMCC::getOppositeCondition(CC);
1392   unsigned CCReg = MI->getOperand(2).getReg();
1393
1394   // If the branch is at the end of its MBB and that has a fall-through block,
1395   // direct the updated conditional branch to the fall-through block. Otherwise,
1396   // split the MBB before the next instruction.
1397   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1398   MachineInstr *BMI = &MBB->back();
1399   bool NeedSplit = (BMI != MI) || !BBHasFallthrough(MBB);
1400
1401   NumCBrFixed++;
1402   if (BMI != MI) {
1403     if (next(MachineBasicBlock::iterator(MI)) == prior(MBB->end()) &&
1404         BMI->getOpcode() == Br.UncondBr) {
1405       // Last MI in the BB is an unconditional branch. Can we simply invert the
1406       // condition and swap destinations:
1407       // beq L1
1408       // b   L2
1409       // =>
1410       // bne L2
1411       // b   L1
1412       MachineBasicBlock *NewDest = BMI->getOperand(0).getMBB();
1413       if (BBIsInRange(MI, NewDest, Br.MaxDisp)) {
1414         DEBUG(errs() << "  Invert Bcc condition and swap its destination with "
1415                      << *BMI);
1416         BMI->getOperand(0).setMBB(DestBB);
1417         MI->getOperand(0).setMBB(NewDest);
1418         MI->getOperand(1).setImm(CC);
1419         return true;
1420       }
1421     }
1422   }
1423
1424   if (NeedSplit) {
1425     SplitBlockBeforeInstr(MI);
1426     // No need for the branch to the next block. We're adding an unconditional
1427     // branch to the destination.
1428     int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1429     BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
1430     MachineBasicBlock* SplitBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1431     AdjustBBOffsetsAfter(SplitBB, -delta);
1432     MBB->back().eraseFromParent();
1433     // BBOffsets[SplitBB] is wrong temporarily, fixed below
1434   }
1435   MachineBasicBlock *NextBB = next(MachineFunction::iterator(MBB));
1436
1437   DEBUG(errs() << "  Insert B to BB#" << DestBB->getNumber()
1438                << " also invert condition and change dest. to BB#"
1439                << NextBB->getNumber() << "\n");
1440
1441   // Insert a new conditional branch and a new unconditional branch.
1442   // Also update the ImmBranch as well as adding a new entry for the new branch.
1443   BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(),
1444           TII->get(MI->getOpcode()))
1445     .addMBB(NextBB).addImm(CC).addReg(CCReg);
1446   Br.MI = &MBB->back();
1447   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1448   BuildMI(MBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(Br.UncondBr)).addMBB(DestBB);
1449   BBSizes[MBB->getNumber()] += TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1450   unsigned MaxDisp = getUnconditionalBrDisp(Br.UncondBr);
1451   ImmBranches.push_back(ImmBranch(&MBB->back(), MaxDisp, false, Br.UncondBr));
1452
1453   // Remove the old conditional branch.  It may or may not still be in MBB.
1454   BBSizes[MI->getParent()->getNumber()] -= TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1455   MI->eraseFromParent();
1456
1457   // The net size change is an addition of one unconditional branch.
1458   int delta = TII->GetInstSizeInBytes(&MBB->back());
1459   AdjustBBOffsetsAfter(MBB, delta);
1460   return true;
1461 }
1462
1463 /// UndoLRSpillRestore - Remove Thumb push / pop instructions that only spills
1464 /// LR / restores LR to pc. FIXME: This is done here because it's only possible
1465 /// to do this if tBfar is not used.
1466 bool ARMConstantIslands::UndoLRSpillRestore() {
1467   bool MadeChange = false;
1468   for (unsigned i = 0, e = PushPopMIs.size(); i != e; ++i) {
1469     MachineInstr *MI = PushPopMIs[i];
1470     // First two operands are predicates, the third is a zero since there
1471     // is no writeback.
1472     if (MI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET &&
1473         MI->getOperand(3).getReg() == ARM::PC &&
1474         MI->getNumExplicitOperands() == 4) {
1475       BuildMI(MI->getParent(), MI->getDebugLoc(), TII->get(ARM::tBX_RET));
1476       MI->eraseFromParent();
1477       MadeChange = true;
1478     }
1479   }
1480   return MadeChange;
1481 }
1482
1483 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Instructions(MachineFunction &MF) {
1484   bool MadeChange = false;
1485
1486   // Shrink ADR and LDR from constantpool.
1487   for (unsigned i = 0, e = CPUsers.size(); i != e; ++i) {
1488     CPUser &U = CPUsers[i];
1489     unsigned Opcode = U.MI->getOpcode();
1490     unsigned NewOpc = 0;
1491     unsigned Scale = 1;
1492     unsigned Bits = 0;
1493     switch (Opcode) {
1494     default: break;
1495     case ARM::t2LEApcrel:
1496       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1497         NewOpc = ARM::tLEApcrel;
1498         Bits = 8;
1499         Scale = 4;
1500       }
1501       break;
1502     case ARM::t2LDRpci:
1503       if (isARMLowRegister(U.MI->getOperand(0).getReg())) {
1504         NewOpc = ARM::tLDRpci;
1505         Bits = 8;
1506         Scale = 4;
1507       }
1508       break;
1509     }
1510
1511     if (!NewOpc)
1512       continue;
1513
1514     unsigned UserOffset = GetOffsetOf(U.MI) + 4;
1515     unsigned MaxOffs = ((1 << Bits) - 1) * Scale;
1516     // FIXME: Check if offset is multiple of scale if scale is not 4.
1517     if (CPEIsInRange(U.MI, UserOffset, U.CPEMI, MaxOffs, false, true)) {
1518       U.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1519       MachineBasicBlock *MBB = U.MI->getParent();
1520       BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
1521       AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
1522       ++NumT2CPShrunk;
1523       MadeChange = true;
1524     }
1525   }
1526
1527   MadeChange |= OptimizeThumb2Branches(MF);
1528   MadeChange |= OptimizeThumb2JumpTables(MF);
1529   return MadeChange;
1530 }
1531
1532 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2Branches(MachineFunction &MF) {
1533   bool MadeChange = false;
1534
1535   for (unsigned i = 0, e = ImmBranches.size(); i != e; ++i) {
1536     ImmBranch &Br = ImmBranches[i];
1537     unsigned Opcode = Br.MI->getOpcode();
1538     unsigned NewOpc = 0;
1539     unsigned Scale = 1;
1540     unsigned Bits = 0;
1541     switch (Opcode) {
1542     default: break;
1543     case ARM::t2B:
1544       NewOpc = ARM::tB;
1545       Bits = 11;
1546       Scale = 2;
1547       break;
1548     case ARM::t2Bcc: {
1549       NewOpc = ARM::tBcc;
1550       Bits = 8;
1551       Scale = 2;
1552       break;
1553     }
1554     }
1555     if (NewOpc) {
1556       unsigned MaxOffs = ((1 << (Bits-1))-1) * Scale;
1557       MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1558       if (BBIsInRange(Br.MI, DestBB, MaxOffs)) {
1559         Br.MI->setDesc(TII->get(NewOpc));
1560         MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1561         BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
1562         AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
1563         ++NumT2BrShrunk;
1564         MadeChange = true;
1565       }
1566     }
1567
1568     Opcode = Br.MI->getOpcode();
1569     if (Opcode != ARM::tBcc)
1570       continue;
1571
1572     NewOpc = 0;
1573     unsigned PredReg = 0;
1574     ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(Br.MI, PredReg);
1575     if (Pred == ARMCC::EQ)
1576       NewOpc = ARM::tCBZ;
1577     else if (Pred == ARMCC::NE)
1578       NewOpc = ARM::tCBNZ;
1579     if (!NewOpc)
1580       continue;
1581     MachineBasicBlock *DestBB = Br.MI->getOperand(0).getMBB();
1582     // Check if the distance is within 126. Subtract starting offset by 2
1583     // because the cmp will be eliminated.
1584     unsigned BrOffset = GetOffsetOf(Br.MI) + 4 - 2;
1585     unsigned DestOffset = BBOffsets[DestBB->getNumber()];
1586     if (BrOffset < DestOffset && (DestOffset - BrOffset) <= 126) {
1587       MachineBasicBlock::iterator CmpMI = Br.MI; --CmpMI;
1588       if (CmpMI->getOpcode() == ARM::tCMPzi8) {
1589         unsigned Reg = CmpMI->getOperand(0).getReg();
1590         Pred = llvm::getInstrPredicate(CmpMI, PredReg);
1591         if (Pred == ARMCC::AL &&
1592             CmpMI->getOperand(1).getImm() == 0 &&
1593             isARMLowRegister(Reg)) {
1594           MachineBasicBlock *MBB = Br.MI->getParent();
1595           MachineInstr *NewBR =
1596             BuildMI(*MBB, CmpMI, Br.MI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
1597             .addReg(Reg).addMBB(DestBB, Br.MI->getOperand(0).getTargetFlags());
1598           CmpMI->eraseFromParent();
1599           Br.MI->eraseFromParent();
1600           Br.MI = NewBR;
1601           BBSizes[MBB->getNumber()] -= 2;
1602           AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -2);
1603           ++NumCBZ;
1604           MadeChange = true;
1605         }
1606       }
1607     }
1608   }
1609
1610   return MadeChange;
1611 }
1612
1613 /// OptimizeThumb2JumpTables - Use tbb / tbh instructions to generate smaller
1614 /// jumptables when it's possible.
1615 bool ARMConstantIslands::OptimizeThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
1616   bool MadeChange = false;
1617
1618   // FIXME: After the tables are shrunk, can we get rid some of the
1619   // constantpool tables?
1620   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF.getJumpTableInfo();
1621   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1622   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
1623     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
1624     const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
1625     unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
1626     unsigned JTOpIdx = NumOps - (TID.isPredicable() ? 3 : 2);
1627     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
1628     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
1629     assert(JTI < JT.size());
1630
1631     bool ByteOk = true;
1632     bool HalfWordOk = true;
1633     unsigned JTOffset = GetOffsetOf(MI) + 4;
1634     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
1635     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
1636       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
1637       unsigned DstOffset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
1638       // Negative offset is not ok. FIXME: We should change BB layout to make
1639       // sure all the branches are forward.
1640       if (ByteOk && (DstOffset - JTOffset) > ((1<<8)-1)*2)
1641         ByteOk = false;
1642       unsigned TBHLimit = ((1<<16)-1)*2;
1643       if (HalfWordOk && (DstOffset - JTOffset) > TBHLimit)
1644         HalfWordOk = false;
1645       if (!ByteOk && !HalfWordOk)
1646         break;
1647     }
1648
1649     if (ByteOk || HalfWordOk) {
1650       MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1651       unsigned BaseReg = MI->getOperand(0).getReg();
1652       bool BaseRegKill = MI->getOperand(0).isKill();
1653       if (!BaseRegKill)
1654         continue;
1655       unsigned IdxReg = MI->getOperand(1).getReg();
1656       bool IdxRegKill = MI->getOperand(1).isKill();
1657       MachineBasicBlock::iterator PrevI = MI;
1658       if (PrevI == MBB->begin())
1659         continue;
1660
1661       MachineInstr *AddrMI = --PrevI;
1662       bool OptOk = true;
1663       // Examine the instruction that calculate the jumptable entry address.
1664       // If it's not the one just before the t2BR_JT, we won't delete it, then
1665       // it's not worth doing the optimization.
1666       for (unsigned k = 0, eee = AddrMI->getNumOperands(); k != eee; ++k) {
1667         const MachineOperand &MO = AddrMI->getOperand(k);
1668         if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
1669           continue;
1670         if (MO.isDef() && MO.getReg() != BaseReg) {
1671           OptOk = false;
1672           break;
1673         }
1674         if (MO.isUse() && !MO.isKill() && MO.getReg() != IdxReg) {
1675           OptOk = false;
1676           break;
1677         }
1678       }
1679       if (!OptOk)
1680         continue;
1681
1682       // The previous instruction should be a tLEApcrel or t2LEApcrelJT, we want
1683       // to delete it as well.
1684       MachineInstr *LeaMI = --PrevI;
1685       if ((LeaMI->getOpcode() != ARM::tLEApcrelJT &&
1686            LeaMI->getOpcode() != ARM::t2LEApcrelJT) ||
1687           LeaMI->getOperand(0).getReg() != BaseReg)
1688         OptOk = false;
1689
1690       if (!OptOk)
1691         continue;
1692
1693       unsigned Opc = ByteOk ? ARM::t2TBB : ARM::t2TBH;
1694       MachineInstr *NewJTMI = BuildMI(MBB, MI->getDebugLoc(), TII->get(Opc))
1695         .addReg(IdxReg, getKillRegState(IdxRegKill))
1696         .addJumpTableIndex(JTI, JTOP.getTargetFlags())
1697         .addImm(MI->getOperand(JTOpIdx+1).getImm());
1698       // FIXME: Insert an "ALIGN" instruction to ensure the next instruction
1699       // is 2-byte aligned. For now, asm printer will fix it up.
1700       unsigned NewSize = TII->GetInstSizeInBytes(NewJTMI);
1701       unsigned OrigSize = TII->GetInstSizeInBytes(AddrMI);
1702       OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(LeaMI);
1703       OrigSize += TII->GetInstSizeInBytes(MI);
1704
1705       AddrMI->eraseFromParent();
1706       LeaMI->eraseFromParent();
1707       MI->eraseFromParent();
1708
1709       int delta = OrigSize - NewSize;
1710       BBSizes[MBB->getNumber()] -= delta;
1711       AdjustBBOffsetsAfter(MBB, -delta);
1712
1713       ++NumTBs;
1714       MadeChange = true;
1715     }
1716   }
1717
1718   return MadeChange;
1719 }
1720
1721 /// ReorderThumb2JumpTables - Use tbb / tbh instructions to generate smaller
1722 /// jumptables when it's possible.
1723 bool ARMConstantIslands::ReorderThumb2JumpTables(MachineFunction &MF) {
1724   bool MadeChange = false;
1725
1726   MachineJumpTableInfo *MJTI = MF.getJumpTableInfo();
1727   const std::vector<MachineJumpTableEntry> &JT = MJTI->getJumpTables();
1728   for (unsigned i = 0, e = T2JumpTables.size(); i != e; ++i) {
1729     MachineInstr *MI = T2JumpTables[i];
1730     const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
1731     unsigned NumOps = TID.getNumOperands();
1732     unsigned JTOpIdx = NumOps - (TID.isPredicable() ? 3 : 2);
1733     MachineOperand JTOP = MI->getOperand(JTOpIdx);
1734     unsigned JTI = JTOP.getIndex();
1735     assert(JTI < JT.size());
1736
1737     // We prefer if target blocks for the jump table come after the jump
1738     // instruction so we can use TB[BH]. Loop through the target blocks
1739     // and try to adjust them such that that's true.
1740     unsigned JTOffset = GetOffsetOf(MI) + 4;
1741     const std::vector<MachineBasicBlock*> &JTBBs = JT[JTI].MBBs;
1742     for (unsigned j = 0, ee = JTBBs.size(); j != ee; ++j) {
1743       MachineBasicBlock *MBB = JTBBs[j];
1744       unsigned DstOffset = BBOffsets[MBB->getNumber()];
1745
1746       if (DstOffset < JTOffset) {
1747         // The destination precedes the switch. Try to move the block forward
1748         // so we have a positive offset.
1749         MachineBasicBlock *NewBB =
1750           AdjustJTTargetBlockForward(MBB, MI->getParent());
1751         if (NewBB)
1752           MJTI->ReplaceMBBInJumpTables(JTBBs[j], NewBB);
1753         MadeChange = true;
1754       }
1755     }
1756   }
1757
1758   return MadeChange;
1759 }
1760
1761 MachineBasicBlock *ARMConstantIslands::
1762 AdjustJTTargetBlockForward(MachineBasicBlock *BB, MachineBasicBlock *JTBB)
1763 {
1764   MachineFunction &MF = *BB->getParent();
1765
1766   // FIXME: If it's a small block terminated by an unconditional branch,
1767   // try to move it; otherwise, create a new block following the jump
1768   // table that branches back to the actual target. This is an overly
1769   // simplistic heuristic here for proof-of-concept.
1770
1771   int BBI = BB->getNumber();
1772   int Size = BBSizes[BBI];
1773   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
1774   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
1775   // If the block terminator isn't analyzable, don't try to move the block
1776   if (TII->AnalyzeBranch(*BB, TBB, FBB, Cond))
1777     return NULL;
1778
1779   // If the block is small and ends in an unconditional branch, move it.
1780   if (Size < 50 && Cond.empty()) {
1781     MachineFunction::iterator OldPrior = prior(BB);
1782     BB->moveAfter(JTBB);
1783     OldPrior->updateTerminator();
1784     //BB->updateTerminator();
1785     ++NumJTMoved;
1786     return NULL;
1787   }
1788
1789   // Create a new MBB for the code after the jump BB.
1790   MachineBasicBlock *NewBB =
1791     MF.CreateMachineBasicBlock(JTBB->getBasicBlock());
1792   MachineFunction::iterator MBBI = JTBB; ++MBBI;
1793   MF.insert(MBBI, NewBB);
1794
1795   // Add an unconditional branch from NewBB to BB.
1796   // There doesn't seem to be meaningful DebugInfo available; this doesn't
1797   // correspond directly to anything in the source.
1798   assert (isThumb2 && "Adjusting for TB[BH] but not in Thumb2?");
1799   BuildMI(NewBB, DebugLoc::getUnknownLoc(), TII->get(ARM::t2B)).addMBB(BB);
1800
1801   // Update the CFG.
1802   NewBB->addSuccessor(BB);
1803   JTBB->removeSuccessor(BB);
1804   JTBB->addSuccessor(NewBB);
1805
1806   // Update internal data structures to account for the newly inserted MBB.
1807   MF.RenumberBlocks();
1808
1809   // Insert a size into BBSizes to align it properly with the (newly
1810   // renumbered) block numbers.
1811   BBSizes.insert(BBSizes.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
1812
1813   // Likewise for BBOffsets.
1814   BBOffsets.insert(BBOffsets.begin()+NewBB->getNumber(), 0);
1815
1816   // Figure out how large the first NewMBB is.
1817   unsigned NewBBSize = 0;
1818   for (MachineBasicBlock::iterator I = NewBB->begin(), E = NewBB->end();
1819        I != E; ++I)
1820     NewBBSize += TII->GetInstSizeInBytes(I);
1821
1822   unsigned NewBBI = NewBB->getNumber();
1823   unsigned JTBBI = JTBB->getNumber();
1824   // Set the size of NewBB in BBSizes.
1825   BBSizes[NewBBI] = NewBBSize;
1826
1827   // ...and adjust BBOffsets for NewBB accordingly.
1828   BBOffsets[NewBBI] = BBOffsets[JTBBI] + BBSizes[JTBBI];
1829
1830   // All BBOffsets following these blocks must be modified.
1831   AdjustBBOffsetsAfter(NewBB, 4);
1832
1833   ++NumJTInserted;
1834   return NewBB;
1835 }