OSDN Git Service

* fold-const.c (fold): Avoid non INTEGER_TYPEs when widening
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / bb-reorder.c
1 /* Basic block reordering routines for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000, 2002, 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
3
4    This file is part of GCC.
5
6    GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7    under the terms of the GNU General Public License as published by
8    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
9    any later version.
10
11    GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12    ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
13    or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public
14    License for more details.
15
16    You should have received a copy of the GNU General Public License
17    along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18    Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
19    02111-1307, USA.  */
20
21 /* This (greedy) algorithm constructs traces in several rounds.
22    The construction starts from "seeds".  The seed for the first round
23    is the entry point of function.  When there are more than one seed
24    that one is selected first that has the lowest key in the heap
25    (see function bb_to_key).  Then the algorithm repeatedly adds the most
26    probable successor to the end of a trace.  Finally it connects the traces.
27
28    There are two parameters: Branch Threshold and Exec Threshold.
29    If the edge to a successor of the actual basic block is lower than
30    Branch Threshold or the frequency of the successor is lower than
31    Exec Threshold the successor will be the seed in one of the next rounds.
32    Each round has these parameters lower than the previous one.
33    The last round has to have these parameters set to zero
34    so that the remaining blocks are picked up.
35
36    The algorithm selects the most probable successor from all unvisited
37    successors and successors that have been added to this trace.
38    The other successors (that has not been "sent" to the next round) will be
39    other seeds for this round and the secondary traces will start in them.
40    If the successor has not been visited in this trace it is added to the trace
41    (however, there is some heuristic for simple branches).
42    If the successor has been visited in this trace the loop has been found.
43    If the loop has many iterations the loop is rotated so that the
44    source block of the most probable edge going out from the loop
45    is the last block of the trace.
46    If the loop has few iterations and there is no edge from the last block of
47    the loop going out from loop the loop header is duplicated.
48    Finally, the construction of the trace is terminated.
49
50    When connecting traces it first checks whether there is an edge from the
51    last block of one trace to the first block of another trace.
52    When there are still some unconnected traces it checks whether there exists
53    a basic block BB such that BB is a successor of the last bb of one trace
54    and BB is a predecessor of the first block of another trace. In this case,
55    BB is duplicated and the traces are connected through this duplicate.
56    The rest of traces are simply connected so there will be a jump to the
57    beginning of the rest of trace.
58
59
60    References:
61
62    "Software Trace Cache"
63    A. Ramirez, J. Larriba-Pey, C. Navarro, J. Torrellas and M. Valero; 1999
64    http://citeseer.nj.nec.com/15361.html
65
66 */
67
68 #include "config.h"
69 #include "system.h"
70 #include "coretypes.h"
71 #include "tm.h"
72 #include "rtl.h"
73 #include "basic-block.h"
74 #include "flags.h"
75 #include "timevar.h"
76 #include "output.h"
77 #include "cfglayout.h"
78 #include "fibheap.h"
79 #include "target.h"
80 #include "function.h"
81 #include "tm_p.h"
82 #include "obstack.h"
83 #include "expr.h"
84 #include "regs.h"
85
86 /* The number of rounds.  In most cases there will only be 4 rounds, but
87    when partitioning hot and cold basic blocks into separate sections of
88    the .o file there will be an extra round.*/
89 #define N_ROUNDS 5
90
91 /* Stubs in case we don't have a return insn.
92    We have to check at runtime too, not only compiletime.  */  
93
94 #ifndef HAVE_return
95 #define HAVE_return 0
96 #define gen_return() NULL_RTX
97 #endif
98
99
100 /* Branch thresholds in thousandths (per mille) of the REG_BR_PROB_BASE.  */
101 static int branch_threshold[N_ROUNDS] = {400, 200, 100, 0, 0};
102
103 /* Exec thresholds in thousandths (per mille) of the frequency of bb 0.  */
104 static int exec_threshold[N_ROUNDS] = {500, 200, 50, 0, 0};
105
106 /* If edge frequency is lower than DUPLICATION_THRESHOLD per mille of entry
107    block the edge destination is not duplicated while connecting traces.  */
108 #define DUPLICATION_THRESHOLD 100
109
110 /* Length of unconditional jump instruction.  */
111 static int uncond_jump_length;
112
113 /* Structure to hold needed information for each basic block.  */
114 typedef struct bbro_basic_block_data_def
115 {
116   /* Which trace is the bb start of (-1 means it is not a start of a trace).  */
117   int start_of_trace;
118
119   /* Which trace is the bb end of (-1 means it is not an end of a trace).  */
120   int end_of_trace;
121
122   /* Which heap is BB in (if any)?  */
123   fibheap_t heap;
124
125   /* Which heap node is BB in (if any)?  */
126   fibnode_t node;
127 } bbro_basic_block_data;
128
129 /* The current size of the following dynamic array.  */
130 static int array_size;
131
132 /* The array which holds needed information for basic blocks.  */
133 static bbro_basic_block_data *bbd;
134
135 /* To avoid frequent reallocation the size of arrays is greater than needed,
136    the number of elements is (not less than) 1.25 * size_wanted.  */
137 #define GET_ARRAY_SIZE(X) ((((X) / 4) + 1) * 5)
138
139 /* Free the memory and set the pointer to NULL.  */
140 #define FREE(P) (gcc_assert (P), free (P), P = 0)
141
142 /* Structure for holding information about a trace.  */
143 struct trace
144 {
145   /* First and last basic block of the trace.  */
146   basic_block first, last;
147
148   /* The round of the STC creation which this trace was found in.  */
149   int round;
150
151   /* The length (i.e. the number of basic blocks) of the trace.  */
152   int length;
153 };
154
155 /* Maximum frequency and count of one of the entry blocks.  */
156 int max_entry_frequency;
157 gcov_type max_entry_count;
158
159 /* Local function prototypes.  */
160 static void find_traces (int *, struct trace *);
161 static basic_block rotate_loop (edge, struct trace *, int);
162 static void mark_bb_visited (basic_block, int);
163 static void find_traces_1_round (int, int, gcov_type, struct trace *, int *,
164                                  int, fibheap_t *, int);
165 static basic_block copy_bb (basic_block, edge, basic_block, int);
166 static fibheapkey_t bb_to_key (basic_block);
167 static bool better_edge_p (basic_block, edge, int, int, int, int, edge);
168 static void connect_traces (int, struct trace *);
169 static bool copy_bb_p (basic_block, int);
170 static int get_uncond_jump_length (void);
171 static bool push_to_next_round_p (basic_block, int, int, int, gcov_type);
172 static void add_unlikely_executed_notes (void);
173 static void find_rarely_executed_basic_blocks_and_crossing_edges (edge *, 
174                                                                   int *,
175                                                                   int *);
176 static void mark_bb_for_unlikely_executed_section  (basic_block);
177 static void add_labels_and_missing_jumps (edge *, int);
178 static void add_reg_crossing_jump_notes (void);
179 static void fix_up_fall_thru_edges (void);
180 static void fix_edges_for_rarely_executed_code (edge *, int);
181 static void fix_crossing_conditional_branches (void);
182 static void fix_crossing_unconditional_branches (void);
183 \f
184 /* Check to see if bb should be pushed into the next round of trace
185    collections or not.  Reasons for pushing the block forward are 1).
186    If the block is cold, we are doing partitioning, and there will be
187    another round (cold partition blocks are not supposed to be
188    collected into traces until the very last round); or 2). There will
189    be another round, and the basic block is not "hot enough" for the
190    current round of trace collection.  */
191
192 static bool
193 push_to_next_round_p (basic_block bb, int round, int number_of_rounds,
194                       int exec_th, gcov_type count_th)
195 {
196   bool there_exists_another_round;
197   bool cold_block;
198   bool block_not_hot_enough;
199   bool next_round_is_last;
200
201   there_exists_another_round = round < number_of_rounds - 1;
202   next_round_is_last = round + 1 == number_of_rounds - 1;
203
204   cold_block = (flag_reorder_blocks_and_partition 
205                 && BB_PARTITION (bb) == BB_COLD_PARTITION);
206
207   block_not_hot_enough = (bb->frequency < exec_th 
208                           || bb->count < count_th
209                           || probably_never_executed_bb_p (bb));
210
211   if (flag_reorder_blocks_and_partition
212       && next_round_is_last
213       && BB_PARTITION (bb) != BB_COLD_PARTITION)
214     return false;
215   else if (there_exists_another_round
216       && (cold_block || block_not_hot_enough))
217     return true;
218   else 
219     return false;
220 }
221
222 /* Find the traces for Software Trace Cache.  Chain each trace through
223    RBI()->next.  Store the number of traces to N_TRACES and description of
224    traces to TRACES.  */
225
226 static void
227 find_traces (int *n_traces, struct trace *traces)
228 {
229   int i;
230   int number_of_rounds;
231   edge e;
232   fibheap_t heap;
233
234   /* Add one extra round of trace collection when partitioning hot/cold
235      basic blocks into separate sections.  The last round is for all the
236      cold blocks (and ONLY the cold blocks).  */
237
238   number_of_rounds = N_ROUNDS - 1;
239   if (flag_reorder_blocks_and_partition)
240     number_of_rounds = N_ROUNDS;
241
242   /* Insert entry points of function into heap.  */
243   heap = fibheap_new ();
244   max_entry_frequency = 0;
245   max_entry_count = 0;
246   for (e = ENTRY_BLOCK_PTR->succ; e; e = e->succ_next)
247     {
248       bbd[e->dest->index].heap = heap;
249       bbd[e->dest->index].node = fibheap_insert (heap, bb_to_key (e->dest),
250                                                     e->dest);
251       if (e->dest->frequency > max_entry_frequency)
252         max_entry_frequency = e->dest->frequency;
253       if (e->dest->count > max_entry_count)
254         max_entry_count = e->dest->count;
255     }
256
257   /* Find the traces.  */
258   for (i = 0; i < number_of_rounds; i++)
259     {
260       gcov_type count_threshold;
261
262       if (dump_file)
263         fprintf (dump_file, "STC - round %d\n", i + 1);
264
265       if (max_entry_count < INT_MAX / 1000)
266         count_threshold = max_entry_count * exec_threshold[i] / 1000;
267       else
268         count_threshold = max_entry_count / 1000 * exec_threshold[i];
269
270       find_traces_1_round (REG_BR_PROB_BASE * branch_threshold[i] / 1000,
271                            max_entry_frequency * exec_threshold[i] / 1000,
272                            count_threshold, traces, n_traces, i, &heap,
273                            number_of_rounds);
274     }
275   fibheap_delete (heap);
276
277   if (dump_file)
278     {
279       for (i = 0; i < *n_traces; i++)
280         {
281           basic_block bb;
282           fprintf (dump_file, "Trace %d (round %d):  ", i + 1,
283                    traces[i].round + 1);
284           for (bb = traces[i].first; bb != traces[i].last; bb = bb->rbi->next)
285             fprintf (dump_file, "%d [%d] ", bb->index, bb->frequency);
286           fprintf (dump_file, "%d [%d]\n", bb->index, bb->frequency);
287         }
288       fflush (dump_file);
289     }
290 }
291
292 /* Rotate loop whose back edge is BACK_EDGE in the tail of trace TRACE
293    (with sequential number TRACE_N).  */
294
295 static basic_block
296 rotate_loop (edge back_edge, struct trace *trace, int trace_n)
297 {
298   basic_block bb;
299
300   /* Information about the best end (end after rotation) of the loop.  */
301   basic_block best_bb = NULL;
302   edge best_edge = NULL;
303   int best_freq = -1;
304   gcov_type best_count = -1;
305   /* The best edge is preferred when its destination is not visited yet
306      or is a start block of some trace.  */
307   bool is_preferred = false;
308
309   /* Find the most frequent edge that goes out from current trace.  */
310   bb = back_edge->dest;
311   do
312     {
313       edge e;
314       for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
315         if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
316             && e->dest->rbi->visited != trace_n
317             && (e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
318             && !(e->flags & EDGE_COMPLEX))
319         {
320           if (is_preferred)
321             {
322               /* The best edge is preferred.  */
323               if (!e->dest->rbi->visited
324                   || bbd[e->dest->index].start_of_trace >= 0)
325                 {
326                   /* The current edge E is also preferred.  */
327                   int freq = EDGE_FREQUENCY (e);
328                   if (freq > best_freq || e->count > best_count)
329                     {
330                       best_freq = freq;
331                       best_count = e->count;
332                       best_edge = e;
333                       best_bb = bb;
334                     }
335                 }
336             }
337           else
338             {
339               if (!e->dest->rbi->visited
340                   || bbd[e->dest->index].start_of_trace >= 0)
341                 {
342                   /* The current edge E is preferred.  */
343                   is_preferred = true;
344                   best_freq = EDGE_FREQUENCY (e);
345                   best_count = e->count;
346                   best_edge = e;
347                   best_bb = bb;
348                 }
349               else
350                 {
351                   int freq = EDGE_FREQUENCY (e);
352                   if (!best_edge || freq > best_freq || e->count > best_count)
353                     {
354                       best_freq = freq;
355                       best_count = e->count;
356                       best_edge = e;
357                       best_bb = bb;
358                     }
359                 }
360             }
361         }
362       bb = bb->rbi->next;
363     }
364   while (bb != back_edge->dest);
365
366   if (best_bb)
367     {
368       /* Rotate the loop so that the BEST_EDGE goes out from the last block of
369          the trace.  */
370       if (back_edge->dest == trace->first)
371         {
372           trace->first = best_bb->rbi->next;
373         }
374       else
375         {
376           basic_block prev_bb;
377
378           for (prev_bb = trace->first;
379                prev_bb->rbi->next != back_edge->dest;
380                prev_bb = prev_bb->rbi->next)
381             ;
382           prev_bb->rbi->next = best_bb->rbi->next;
383
384           /* Try to get rid of uncond jump to cond jump.  */
385           if (prev_bb->succ && !prev_bb->succ->succ_next)
386             {
387               basic_block header = prev_bb->succ->dest;
388
389               /* Duplicate HEADER if it is a small block containing cond jump
390                  in the end.  */
391               if (any_condjump_p (BB_END (header)) && copy_bb_p (header, 0)
392                   && !find_reg_note (BB_END (header), REG_CROSSING_JUMP, 
393                                      NULL_RTX))
394                 {
395                   copy_bb (header, prev_bb->succ, prev_bb, trace_n);
396                 }
397             }
398         }
399     }
400   else
401     {
402       /* We have not found suitable loop tail so do no rotation.  */
403       best_bb = back_edge->src;
404     }
405   best_bb->rbi->next = NULL;
406   return best_bb;
407 }
408
409 /* This function marks BB that it was visited in trace number TRACE.  */
410
411 static void
412 mark_bb_visited (basic_block bb, int trace)
413 {
414   bb->rbi->visited = trace;
415   if (bbd[bb->index].heap)
416     {
417       fibheap_delete_node (bbd[bb->index].heap, bbd[bb->index].node);
418       bbd[bb->index].heap = NULL;
419       bbd[bb->index].node = NULL;
420     }
421 }
422
423 /* One round of finding traces. Find traces for BRANCH_TH and EXEC_TH i.e. do
424    not include basic blocks their probability is lower than BRANCH_TH or their
425    frequency is lower than EXEC_TH into traces (or count is lower than
426    COUNT_TH).  It stores the new traces into TRACES and modifies the number of
427    traces *N_TRACES. Sets the round (which the trace belongs to) to ROUND. It
428    expects that starting basic blocks are in *HEAP and at the end it deletes
429    *HEAP and stores starting points for the next round into new *HEAP.  */
430
431 static void
432 find_traces_1_round (int branch_th, int exec_th, gcov_type count_th,
433                      struct trace *traces, int *n_traces, int round,
434                      fibheap_t *heap, int number_of_rounds)
435 {
436   /* The following variable refers to the last round in which non-"cold" 
437      blocks may be collected into a trace.  */
438
439   int last_round = N_ROUNDS - 1;
440
441   /* Heap for discarded basic blocks which are possible starting points for
442      the next round.  */
443   fibheap_t new_heap = fibheap_new ();
444
445   while (!fibheap_empty (*heap))
446     {
447       basic_block bb;
448       struct trace *trace;
449       edge best_edge, e;
450       fibheapkey_t key;
451
452       bb = fibheap_extract_min (*heap);
453       bbd[bb->index].heap = NULL;
454       bbd[bb->index].node = NULL;
455
456       if (dump_file)
457         fprintf (dump_file, "Getting bb %d\n", bb->index);
458
459       /* If the BB's frequency is too low send BB to the next round.  When
460          partitioning hot/cold blocks into separate sections, make sure all
461          the cold blocks (and ONLY the cold blocks) go into the (extra) final
462          round.  */
463
464       if (push_to_next_round_p (bb, round, number_of_rounds, exec_th, 
465                                 count_th))
466         {
467           int key = bb_to_key (bb);
468           bbd[bb->index].heap = new_heap;
469           bbd[bb->index].node = fibheap_insert (new_heap, key, bb);
470
471           if (dump_file)
472             fprintf (dump_file,
473                      "  Possible start point of next round: %d (key: %d)\n",
474                      bb->index, key);
475           continue;
476         }
477
478       trace = traces + *n_traces;
479       trace->first = bb;
480       trace->round = round;
481       trace->length = 0;
482       (*n_traces)++;
483
484       do
485         {
486           int prob, freq;
487
488           /* The probability and frequency of the best edge.  */
489           int best_prob = INT_MIN / 2;
490           int best_freq = INT_MIN / 2;
491
492           best_edge = NULL;
493           mark_bb_visited (bb, *n_traces);
494           trace->length++;
495
496           if (dump_file)
497             fprintf (dump_file, "Basic block %d was visited in trace %d\n",
498                      bb->index, *n_traces - 1);
499
500           /* Select the successor that will be placed after BB.  */
501           for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
502             {
503               gcc_assert (!(e->flags & EDGE_FAKE));
504
505               if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
506                 continue;
507
508               if (e->dest->rbi->visited
509                   && e->dest->rbi->visited != *n_traces)
510                 continue;
511
512               if (BB_PARTITION (e->dest) == BB_COLD_PARTITION
513                   && round < last_round)
514                 continue;
515
516               prob = e->probability;
517               freq = EDGE_FREQUENCY (e);
518
519               /* Edge that cannot be fallthru or improbable or infrequent
520                  successor (i.e. it is unsuitable successor).  */
521               if (!(e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU) || (e->flags & EDGE_COMPLEX)
522                   || prob < branch_th || freq < exec_th || e->count < count_th)
523                 continue;
524
525               /* If partitioning hot/cold basic blocks, don't consider edges
526                  that cross section boundaries.  */
527
528               if (better_edge_p (bb, e, prob, freq, best_prob, best_freq,
529                                  best_edge))
530                 {
531                   best_edge = e;
532                   best_prob = prob;
533                   best_freq = freq;
534                 }
535             }
536
537           /* If the best destination has multiple predecessors, and can be
538              duplicated cheaper than a jump, don't allow it to be added
539              to a trace.  We'll duplicate it when connecting traces.  */
540           if (best_edge && best_edge->dest->pred->pred_next
541               && copy_bb_p (best_edge->dest, 0))
542             best_edge = NULL;
543
544           /* Add all non-selected successors to the heaps.  */
545           for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
546             {
547               if (e == best_edge
548                   || e->dest == EXIT_BLOCK_PTR
549                   || e->dest->rbi->visited)
550                 continue;
551
552               key = bb_to_key (e->dest);
553
554               if (bbd[e->dest->index].heap)
555                 {
556                   /* E->DEST is already in some heap.  */
557                   if (key != bbd[e->dest->index].node->key)
558                     {
559                       if (dump_file)
560                         {
561                           fprintf (dump_file,
562                                    "Changing key for bb %d from %ld to %ld.\n",
563                                    e->dest->index,
564                                    (long) bbd[e->dest->index].node->key,
565                                    key);
566                         }
567                       fibheap_replace_key (bbd[e->dest->index].heap,
568                                            bbd[e->dest->index].node, key);
569                     }
570                 }
571               else
572                 {
573                   fibheap_t which_heap = *heap;
574
575                   prob = e->probability;
576                   freq = EDGE_FREQUENCY (e);
577
578                   if (!(e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
579                       || (e->flags & EDGE_COMPLEX)
580                       || prob < branch_th || freq < exec_th
581                       || e->count < count_th)
582                     {
583                       /* When partitioning hot/cold basic blocks, make sure
584                          the cold blocks (and only the cold blocks) all get
585                          pushed to the last round of trace collection.  */
586
587                       if (push_to_next_round_p (e->dest, round, 
588                                                 number_of_rounds,
589                                                 exec_th, count_th))
590                         which_heap = new_heap;
591                     }
592
593                   bbd[e->dest->index].heap = which_heap;
594                   bbd[e->dest->index].node = fibheap_insert (which_heap,
595                                                                 key, e->dest);
596
597                   if (dump_file)
598                     {
599                       fprintf (dump_file,
600                                "  Possible start of %s round: %d (key: %ld)\n",
601                                (which_heap == new_heap) ? "next" : "this",
602                                e->dest->index, (long) key);
603                     }
604
605                 }
606             }
607
608           if (best_edge) /* Suitable successor was found.  */
609             {
610               if (best_edge->dest->rbi->visited == *n_traces)
611                 {
612                   /* We do nothing with one basic block loops.  */
613                   if (best_edge->dest != bb)
614                     {
615                       if (EDGE_FREQUENCY (best_edge)
616                           > 4 * best_edge->dest->frequency / 5)
617                         {
618                           /* The loop has at least 4 iterations.  If the loop
619                              header is not the first block of the function
620                              we can rotate the loop.  */
621
622                           if (best_edge->dest != ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb)
623                             {
624                               if (dump_file)
625                                 {
626                                   fprintf (dump_file,
627                                            "Rotating loop %d - %d\n",
628                                            best_edge->dest->index, bb->index);
629                                 }
630                               bb->rbi->next = best_edge->dest;
631                               bb = rotate_loop (best_edge, trace, *n_traces);
632                             }
633                         }
634                       else
635                         {
636                           /* The loop has less than 4 iterations.  */
637
638                           /* Check whether there is another edge from BB.  */
639                           edge another_edge;
640                           for (another_edge = bb->succ;
641                                another_edge;
642                                another_edge = another_edge->succ_next)
643                             if (another_edge != best_edge)
644                               break;
645
646                           if (!another_edge && copy_bb_p (best_edge->dest,
647                                                           !optimize_size))
648                             {
649                               bb = copy_bb (best_edge->dest, best_edge, bb,
650                                             *n_traces);
651                             }
652                         }
653                     }
654
655                   /* Terminate the trace.  */
656                   break;
657                 }
658               else
659                 {
660                   /* Check for a situation
661
662                     A
663                    /|
664                   B |
665                    \|
666                     C
667
668                   where
669                   EDGE_FREQUENCY (AB) + EDGE_FREQUENCY (BC)
670                     >= EDGE_FREQUENCY (AC).
671                   (i.e. 2 * B->frequency >= EDGE_FREQUENCY (AC) )
672                   Best ordering is then A B C.
673
674                   This situation is created for example by:
675
676                   if (A) B;
677                   C;
678
679                   */
680
681                   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
682                     if (e != best_edge
683                         && (e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
684                         && !(e->flags & EDGE_COMPLEX)
685                         && !e->dest->rbi->visited
686                         && !e->dest->pred->pred_next
687                         && !(e->flags & EDGE_CROSSING)
688                         && e->dest->succ
689                         && (e->dest->succ->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
690                         && !(e->dest->succ->flags & EDGE_COMPLEX)
691                         && !e->dest->succ->succ_next
692                         && e->dest->succ->dest == best_edge->dest
693                         && 2 * e->dest->frequency >= EDGE_FREQUENCY (best_edge))
694                       {
695                         best_edge = e;
696                         if (dump_file)
697                           fprintf (dump_file, "Selecting BB %d\n",
698                                    best_edge->dest->index);
699                         break;
700                       }
701
702                   bb->rbi->next = best_edge->dest;
703                   bb = best_edge->dest;
704                 }
705             }
706         }
707       while (best_edge);
708       trace->last = bb;
709       bbd[trace->first->index].start_of_trace = *n_traces - 1;
710       bbd[trace->last->index].end_of_trace = *n_traces - 1;
711
712       /* The trace is terminated so we have to recount the keys in heap
713          (some block can have a lower key because now one of its predecessors
714          is an end of the trace).  */
715       for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
716         {
717           if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR
718               || e->dest->rbi->visited)
719             continue;
720
721           if (bbd[e->dest->index].heap)
722             {
723               key = bb_to_key (e->dest);
724               if (key != bbd[e->dest->index].node->key)
725                 {
726                   if (dump_file)
727                     {
728                       fprintf (dump_file,
729                                "Changing key for bb %d from %ld to %ld.\n",
730                                e->dest->index,
731                                (long) bbd[e->dest->index].node->key, key);
732                     }
733                   fibheap_replace_key (bbd[e->dest->index].heap,
734                                        bbd[e->dest->index].node,
735                                        key);
736                 }
737             }
738         }
739     }
740
741   fibheap_delete (*heap);
742
743   /* "Return" the new heap.  */
744   *heap = new_heap;
745 }
746
747 /* Create a duplicate of the basic block OLD_BB and redirect edge E to it, add
748    it to trace after BB, mark OLD_BB visited and update pass' data structures
749    (TRACE is a number of trace which OLD_BB is duplicated to).  */
750
751 static basic_block
752 copy_bb (basic_block old_bb, edge e, basic_block bb, int trace)
753 {
754   basic_block new_bb;
755
756   new_bb = duplicate_block (old_bb, e);
757   BB_COPY_PARTITION (new_bb, old_bb);
758
759   gcc_assert (e->dest == new_bb);
760   gcc_assert (!e->dest->rbi->visited);
761
762   if (dump_file)
763     fprintf (dump_file,
764              "Duplicated bb %d (created bb %d)\n",
765              old_bb->index, new_bb->index);
766   new_bb->rbi->visited = trace;
767   new_bb->rbi->next = bb->rbi->next;
768   bb->rbi->next = new_bb;
769
770   if (new_bb->index >= array_size || last_basic_block > array_size)
771     {
772       int i;
773       int new_size;
774
775       new_size = MAX (last_basic_block, new_bb->index + 1);
776       new_size = GET_ARRAY_SIZE (new_size);
777       bbd = xrealloc (bbd, new_size * sizeof (bbro_basic_block_data));
778       for (i = array_size; i < new_size; i++)
779         {
780           bbd[i].start_of_trace = -1;
781           bbd[i].end_of_trace = -1;
782           bbd[i].heap = NULL;
783           bbd[i].node = NULL;
784         }
785       array_size = new_size;
786
787       if (dump_file)
788         {
789           fprintf (dump_file,
790                    "Growing the dynamic array to %d elements.\n",
791                    array_size);
792         }
793     }
794
795   return new_bb;
796 }
797
798 /* Compute and return the key (for the heap) of the basic block BB.  */
799
800 static fibheapkey_t
801 bb_to_key (basic_block bb)
802 {
803   edge e;
804
805   int priority = 0;
806
807   /* Do not start in probably never executed blocks.  */
808
809   if (BB_PARTITION (bb) == BB_COLD_PARTITION
810       || probably_never_executed_bb_p (bb))
811     return BB_FREQ_MAX;
812
813   /* Prefer blocks whose predecessor is an end of some trace
814      or whose predecessor edge is EDGE_DFS_BACK.  */
815   for (e = bb->pred; e; e = e->pred_next)
816     {
817       if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && bbd[e->src->index].end_of_trace >= 0)
818           || (e->flags & EDGE_DFS_BACK))
819         {
820           int edge_freq = EDGE_FREQUENCY (e);
821
822           if (edge_freq > priority)
823             priority = edge_freq;
824         }
825     }
826
827   if (priority)
828     /* The block with priority should have significantly lower key.  */
829     return -(100 * BB_FREQ_MAX + 100 * priority + bb->frequency);
830   return -bb->frequency;
831 }
832
833 /* Return true when the edge E from basic block BB is better than the temporary
834    best edge (details are in function).  The probability of edge E is PROB. The
835    frequency of the successor is FREQ.  The current best probability is
836    BEST_PROB, the best frequency is BEST_FREQ.
837    The edge is considered to be equivalent when PROB does not differ much from
838    BEST_PROB; similarly for frequency.  */
839
840 static bool
841 better_edge_p (basic_block bb, edge e, int prob, int freq, int best_prob,
842                int best_freq, edge cur_best_edge)
843 {
844   bool is_better_edge;
845
846   /* The BEST_* values do not have to be best, but can be a bit smaller than
847      maximum values.  */
848   int diff_prob = best_prob / 10;
849   int diff_freq = best_freq / 10;
850
851   if (prob > best_prob + diff_prob)
852     /* The edge has higher probability than the temporary best edge.  */
853     is_better_edge = true;
854   else if (prob < best_prob - diff_prob)
855     /* The edge has lower probability than the temporary best edge.  */
856     is_better_edge = false;
857   else if (freq < best_freq - diff_freq)
858     /* The edge and the temporary best edge  have almost equivalent
859        probabilities.  The higher frequency of a successor now means
860        that there is another edge going into that successor.
861        This successor has lower frequency so it is better.  */
862     is_better_edge = true;
863   else if (freq > best_freq + diff_freq)
864     /* This successor has higher frequency so it is worse.  */
865     is_better_edge = false;
866   else if (e->dest->prev_bb == bb)
867     /* The edges have equivalent probabilities and the successors
868        have equivalent frequencies.  Select the previous successor.  */
869     is_better_edge = true;
870   else
871     is_better_edge = false;
872
873   /* If we are doing hot/cold partitioning, make sure that we always favor
874      non-crossing edges over crossing edges.  */
875
876   if (!is_better_edge
877       && flag_reorder_blocks_and_partition 
878       && cur_best_edge 
879       && (cur_best_edge->flags & EDGE_CROSSING)
880       && !(e->flags & EDGE_CROSSING))
881     is_better_edge = true;
882
883   return is_better_edge;
884 }
885
886 /* Connect traces in array TRACES, N_TRACES is the count of traces.  */
887
888 static void
889 connect_traces (int n_traces, struct trace *traces)
890 {
891   int i;
892   int unconnected_hot_trace_count = 0;
893   bool cold_connected = true;
894   bool *connected;
895   bool *cold_traces;
896   int last_trace;
897   int freq_threshold;
898   gcov_type count_threshold;
899
900   freq_threshold = max_entry_frequency * DUPLICATION_THRESHOLD / 1000;
901   if (max_entry_count < INT_MAX / 1000)
902     count_threshold = max_entry_count * DUPLICATION_THRESHOLD / 1000;
903   else
904     count_threshold = max_entry_count / 1000 * DUPLICATION_THRESHOLD;
905
906   connected = xcalloc (n_traces, sizeof (bool));
907   last_trace = -1;
908
909   /* If we are partitioning hot/cold basic blocks, mark the cold
910      traces as already connected, to remove them from consideration
911      for connection to the hot traces.  After the hot traces have all
912      been connected (determined by "unconnected_hot_trace_count"), we
913      will go back and connect the cold traces.  */
914
915   cold_traces = xcalloc (n_traces, sizeof (bool));
916
917   if (flag_reorder_blocks_and_partition)
918     for (i = 0; i < n_traces; i++)
919       {
920         if (BB_PARTITION (traces[i].first) == BB_COLD_PARTITION)
921           {
922             connected[i] = true;
923             cold_traces[i] = true;
924             cold_connected = false;
925           }
926         else
927           unconnected_hot_trace_count++;
928       }
929   
930   for (i = 0; i < n_traces || !cold_connected ; i++)
931     {
932       int t = i;
933       int t2;
934       edge e, best;
935       int best_len;
936
937       /* If we are partitioning hot/cold basic blocks, check to see
938          if all the hot traces have been connected.  If so, go back
939          and mark the cold traces as unconnected so we can connect
940          them up too.  Re-set "i" to the first (unconnected) cold
941          trace. Use flag "cold_connected" to make sure we don't do
942          this step more than once.  */
943
944       if (flag_reorder_blocks_and_partition
945           && (i >= n_traces || unconnected_hot_trace_count <= 0)
946           && !cold_connected)
947         {
948           int j;
949           int first_cold_trace = -1;
950
951           for (j = 0; j < n_traces; j++)
952             if (cold_traces[j])
953               {
954                 connected[j] = false;
955                 if (first_cold_trace == -1)
956                   first_cold_trace = j;
957               }
958           i = t = first_cold_trace;
959           cold_connected = true;
960         }
961
962       if (connected[t])
963         continue;
964
965       connected[t] = true;
966       if (unconnected_hot_trace_count > 0)
967         unconnected_hot_trace_count--;
968
969       /* Find the predecessor traces.  */
970       for (t2 = t; t2 > 0;)
971         {
972           best = NULL;
973           best_len = 0;
974           for (e = traces[t2].first->pred; e; e = e->pred_next)
975             {
976               int si = e->src->index;
977
978               if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
979                   && (e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
980                   && !(e->flags & EDGE_COMPLEX)
981                   && bbd[si].end_of_trace >= 0
982                   && !connected[bbd[si].end_of_trace]
983                   && (!best
984                       || e->probability > best->probability
985                       || (e->probability == best->probability
986                           && traces[bbd[si].end_of_trace].length > best_len)))
987                 {
988                   best = e;
989                   best_len = traces[bbd[si].end_of_trace].length;
990                 }
991             }
992           if (best)
993             {
994               best->src->rbi->next = best->dest;
995               t2 = bbd[best->src->index].end_of_trace;
996               connected[t2] = true;
997
998               if (unconnected_hot_trace_count > 0)
999                 unconnected_hot_trace_count--;
1000
1001               if (dump_file)
1002                 {
1003                   fprintf (dump_file, "Connection: %d %d\n",
1004                            best->src->index, best->dest->index);
1005                 }
1006             }
1007           else
1008             break;
1009         }
1010
1011       if (last_trace >= 0)
1012         traces[last_trace].last->rbi->next = traces[t2].first;
1013       last_trace = t;
1014
1015       /* Find the successor traces.  */
1016       while (1)
1017         {
1018           /* Find the continuation of the chain.  */
1019           best = NULL;
1020           best_len = 0;
1021           for (e = traces[t].last->succ; e; e = e->succ_next)
1022             {
1023               int di = e->dest->index;
1024
1025               if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1026                   && (e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
1027                   && !(e->flags & EDGE_COMPLEX)
1028                   && bbd[di].start_of_trace >= 0
1029                   && !connected[bbd[di].start_of_trace]
1030                   && (!best
1031                       || e->probability > best->probability
1032                       || (e->probability == best->probability
1033                           && traces[bbd[di].start_of_trace].length > best_len)))
1034                 {
1035                   best = e;
1036                   best_len = traces[bbd[di].start_of_trace].length;
1037                 }
1038             }
1039
1040           if (best)
1041             {
1042               if (dump_file)
1043                 {
1044                   fprintf (dump_file, "Connection: %d %d\n",
1045                            best->src->index, best->dest->index);
1046                 }
1047               t = bbd[best->dest->index].start_of_trace;
1048               traces[last_trace].last->rbi->next = traces[t].first;
1049               connected[t] = true;
1050               if (unconnected_hot_trace_count > 0)
1051                 unconnected_hot_trace_count--;
1052               last_trace = t;
1053             }
1054           else
1055             {
1056               /* Try to connect the traces by duplication of 1 block.  */
1057               edge e2;
1058               basic_block next_bb = NULL;
1059               bool try_copy = false;
1060
1061               for (e = traces[t].last->succ; e; e = e->succ_next)
1062                 if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1063                     && (e->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
1064                     && !(e->flags & EDGE_COMPLEX)
1065                     && (!best || e->probability > best->probability))
1066                   {
1067                     edge best2 = NULL;
1068                     int best2_len = 0;
1069
1070                     /* If the destination is a start of a trace which is only
1071                        one block long, then no need to search the successor
1072                        blocks of the trace.  Accept it.  */
1073                     if (bbd[e->dest->index].start_of_trace >= 0
1074                         && traces[bbd[e->dest->index].start_of_trace].length
1075                            == 1)
1076                       {
1077                         best = e;
1078                         try_copy = true;
1079                         continue;
1080                       }
1081
1082                     for (e2 = e->dest->succ; e2; e2 = e2->succ_next)
1083                       {
1084                         int di = e2->dest->index;
1085
1086                         if (e2->dest == EXIT_BLOCK_PTR
1087                             || ((e2->flags & EDGE_CAN_FALLTHRU)
1088                                 && !(e2->flags & EDGE_COMPLEX)
1089                                 && bbd[di].start_of_trace >= 0
1090                                 && !connected[bbd[di].start_of_trace]
1091                                 && (EDGE_FREQUENCY (e2) >= freq_threshold)
1092                                 && (e2->count >= count_threshold)
1093                                 && (!best2
1094                                     || e2->probability > best2->probability
1095                                     || (e2->probability == best2->probability
1096                                         && traces[bbd[di].start_of_trace].length
1097                                            > best2_len))))
1098                           {
1099                             best = e;
1100                             best2 = e2;
1101                             if (e2->dest != EXIT_BLOCK_PTR)
1102                               best2_len = traces[bbd[di].start_of_trace].length;
1103                             else
1104                               best2_len = INT_MAX;
1105                             next_bb = e2->dest;
1106                             try_copy = true;
1107                           }
1108                       }
1109                   }
1110
1111               if (flag_reorder_blocks_and_partition)
1112                 try_copy = false;
1113
1114               /* Copy tiny blocks always; copy larger blocks only when the
1115                  edge is traversed frequently enough.  */
1116               if (try_copy
1117                   && copy_bb_p (best->dest,
1118                                 !optimize_size
1119                                 && EDGE_FREQUENCY (best) >= freq_threshold
1120                                 && best->count >= count_threshold))
1121                 {
1122                   basic_block new_bb;
1123
1124                   if (dump_file)
1125                     {
1126                       fprintf (dump_file, "Connection: %d %d ",
1127                                traces[t].last->index, best->dest->index);
1128                       if (!next_bb)
1129                         fputc ('\n', dump_file);
1130                       else if (next_bb == EXIT_BLOCK_PTR)
1131                         fprintf (dump_file, "exit\n");
1132                       else
1133                         fprintf (dump_file, "%d\n", next_bb->index);
1134                     }
1135
1136                   new_bb = copy_bb (best->dest, best, traces[t].last, t);
1137                   traces[t].last = new_bb;
1138                   if (next_bb && next_bb != EXIT_BLOCK_PTR)
1139                     {
1140                       t = bbd[next_bb->index].start_of_trace;
1141                       traces[last_trace].last->rbi->next = traces[t].first;
1142                       connected[t] = true;
1143                       if (unconnected_hot_trace_count > 0)
1144                         unconnected_hot_trace_count--;
1145                       last_trace = t;
1146                     }
1147                   else
1148                     break;      /* Stop finding the successor traces.  */
1149                 }
1150               else
1151                 break;  /* Stop finding the successor traces.  */
1152             }
1153         }
1154     }
1155
1156   if (dump_file)
1157     {
1158       basic_block bb;
1159
1160       fprintf (dump_file, "Final order:\n");
1161       for (bb = traces[0].first; bb; bb = bb->rbi->next)
1162         fprintf (dump_file, "%d ", bb->index);
1163       fprintf (dump_file, "\n");
1164       fflush (dump_file);
1165     }
1166
1167   FREE (connected);
1168   FREE (cold_traces);
1169 }
1170
1171 /* Return true when BB can and should be copied. CODE_MAY_GROW is true
1172    when code size is allowed to grow by duplication.  */
1173
1174 static bool
1175 copy_bb_p (basic_block bb, int code_may_grow)
1176 {
1177   int size = 0;
1178   int max_size = uncond_jump_length;
1179   rtx insn;
1180   int n_succ;
1181   edge e;
1182
1183   if (!bb->frequency)
1184     return false;
1185   if (!bb->pred || !bb->pred->pred_next)
1186     return false;
1187   if (!can_duplicate_block_p (bb))
1188     return false;
1189
1190   /* Avoid duplicating blocks which have many successors (PR/13430).  */
1191   n_succ = 0;
1192   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1193     {
1194       n_succ++;
1195       if (n_succ > 8)
1196         return false;
1197     }
1198
1199   if (code_may_grow && maybe_hot_bb_p (bb))
1200     max_size *= 8;
1201
1202   for (insn = BB_HEAD (bb); insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
1203        insn = NEXT_INSN (insn))
1204     {
1205       if (INSN_P (insn))
1206         size += get_attr_length (insn);
1207     }
1208
1209   if (size <= max_size)
1210     return true;
1211
1212   if (dump_file)
1213     {
1214       fprintf (dump_file,
1215                "Block %d can't be copied because its size = %d.\n",
1216                bb->index, size);
1217     }
1218
1219   return false;
1220 }
1221
1222 /* Return the length of unconditional jump instruction.  */
1223
1224 static int
1225 get_uncond_jump_length (void)
1226 {
1227   rtx label, jump;
1228   int length;
1229
1230   label = emit_label_before (gen_label_rtx (), get_insns ());
1231   jump = emit_jump_insn (gen_jump (label));
1232
1233   length = get_attr_length (jump);
1234
1235   delete_insn (jump);
1236   delete_insn (label);
1237   return length;
1238 }
1239
1240 static void
1241 add_unlikely_executed_notes (void)
1242 {
1243   basic_block bb;
1244
1245   /* Add the UNLIKELY_EXECUTED_NOTES to each cold basic block.  */
1246
1247   FOR_EACH_BB (bb)
1248     if (BB_PARTITION (bb) == BB_COLD_PARTITION)
1249       mark_bb_for_unlikely_executed_section (bb);
1250 }
1251
1252 /* Find the basic blocks that are rarely executed and need to be moved to
1253    a separate section of the .o file (to cut down on paging and improve
1254    cache locality).  */
1255
1256 static void
1257 find_rarely_executed_basic_blocks_and_crossing_edges (edge *crossing_edges, 
1258                                                       int *n_crossing_edges, 
1259                                                       int *max_idx)
1260 {
1261   basic_block bb;
1262   bool has_hot_blocks = false;
1263   edge e;
1264   int i;
1265
1266   /* Mark which partition (hot/cold) each basic block belongs in.  */
1267   
1268   FOR_EACH_BB (bb)
1269     {
1270       if (probably_never_executed_bb_p (bb))
1271         BB_SET_PARTITION (bb, BB_COLD_PARTITION);
1272       else
1273         {
1274           BB_SET_PARTITION (bb, BB_HOT_PARTITION);
1275           has_hot_blocks = true;
1276         }
1277     }
1278
1279   /* Since all "hot" basic blocks will eventually be scheduled before all
1280      cold basic blocks, make *sure* the real function entry block is in
1281      the hot partition (if there is one).  */
1282   
1283   if (has_hot_blocks)
1284     for (e = ENTRY_BLOCK_PTR->succ; e; e = e->succ_next)
1285       if (e->dest->index >= 0)
1286         {
1287           BB_SET_PARTITION (e->dest, BB_HOT_PARTITION);
1288           break;
1289         }
1290
1291   /* Mark every edge that crosses between sections.  */
1292
1293   i = 0;
1294   if (targetm.have_named_sections)
1295     {
1296       FOR_EACH_BB (bb)
1297         for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1298           {
1299             if (e->src != ENTRY_BLOCK_PTR
1300                 && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1301                 && BB_PARTITION (e->src) != BB_PARTITION (e->dest))
1302               {
1303                 e->flags |= EDGE_CROSSING;
1304                 if (i == *max_idx)
1305                   {
1306                     *max_idx *= 2;
1307                     crossing_edges = xrealloc (crossing_edges,
1308                                                (*max_idx) * sizeof (edge));
1309                   }
1310                 crossing_edges[i++] = e;
1311               }
1312             else
1313               e->flags &= ~EDGE_CROSSING;
1314           }
1315     }
1316   *n_crossing_edges = i;
1317 }
1318
1319 /* Add NOTE_INSN_UNLIKELY_EXECUTED_CODE to top of basic block.   This note
1320    is later used to mark the basic block to be put in the 
1321    unlikely-to-be-executed section of the .o file.  */
1322
1323 static void
1324 mark_bb_for_unlikely_executed_section (basic_block bb) 
1325 {
1326   rtx cur_insn;
1327   rtx insert_insn = NULL;
1328   rtx new_note;
1329   
1330   /* Insert new NOTE immediately after  BASIC_BLOCK note.  */
1331
1332   for (cur_insn = BB_HEAD (bb); cur_insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
1333        cur_insn = NEXT_INSN (cur_insn))
1334     if (GET_CODE (cur_insn) == NOTE
1335         && NOTE_LINE_NUMBER (cur_insn) == NOTE_INSN_BASIC_BLOCK)
1336       {
1337         insert_insn = cur_insn;
1338         break;
1339       }
1340     
1341   /* If basic block does not contain a NOTE_INSN_BASIC_BLOCK, there is
1342      a major problem.  */
1343   gcc_assert (insert_insn);
1344
1345   /* Insert note and assign basic block number to it.  */
1346   
1347   new_note = emit_note_after (NOTE_INSN_UNLIKELY_EXECUTED_CODE, 
1348                               insert_insn);
1349   NOTE_BASIC_BLOCK (new_note) = bb;
1350 }
1351
1352 /* If any destination of a crossing edge does not have a label, add label;
1353    Convert any fall-through crossing edges (for blocks that do not contain
1354    a jump) to unconditional jumps.  */
1355
1356 static void 
1357 add_labels_and_missing_jumps (edge *crossing_edges, int n_crossing_edges)
1358 {
1359   int i;
1360   basic_block src;
1361   basic_block dest;
1362   rtx label;
1363   rtx barrier;
1364   rtx new_jump;
1365   
1366   for (i=0; i < n_crossing_edges; i++) 
1367     {
1368       if (crossing_edges[i]) 
1369         {
1370           src = crossing_edges[i]->src; 
1371           dest = crossing_edges[i]->dest;
1372           
1373           /* Make sure dest has a label.  */
1374           
1375           if (dest && (dest != EXIT_BLOCK_PTR))
1376             {
1377               label = block_label (dest);
1378               
1379               /* Make sure source block ends with a jump.  */
1380               
1381               if (src && (src != ENTRY_BLOCK_PTR)) 
1382                 {
1383                   if (!JUMP_P (BB_END (src)))
1384                     /* bb just falls through.  */
1385                     {
1386                       /* make sure there's only one successor */
1387                       gcc_assert (src->succ && !src->succ->succ_next);
1388                       
1389                       /* Find label in dest block.  */
1390                       label = block_label (dest);
1391                       
1392                       new_jump = emit_jump_insn_after (gen_jump (label), 
1393                                                        BB_END (src));
1394                       barrier = emit_barrier_after (new_jump);
1395                       JUMP_LABEL (new_jump) = label;
1396                       LABEL_NUSES (label) += 1;
1397                       src->rbi->footer = unlink_insn_chain (barrier, barrier);
1398                       /* Mark edge as non-fallthru.  */
1399                       crossing_edges[i]->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
1400                     } /* end: 'if (GET_CODE ... '  */
1401                 } /* end: 'if (src && src->index...'  */
1402             } /* end: 'if (dest && dest->index...'  */
1403         } /* end: 'if (crossing_edges[i]...'  */
1404     } /* end for loop  */
1405 }
1406
1407 /* Find any bb's where the fall-through edge is a crossing edge (note that
1408    these bb's must also contain a conditional jump; we've already
1409    dealt with fall-through edges for blocks that didn't have a
1410    conditional jump in the call to add_labels_and_missing_jumps).
1411    Convert the fall-through edge to non-crossing edge by inserting a
1412    new bb to fall-through into.  The new bb will contain an
1413    unconditional jump (crossing edge) to the original fall through
1414    destination.  */
1415
1416 static void 
1417 fix_up_fall_thru_edges (void)
1418 {
1419   basic_block cur_bb;
1420   basic_block new_bb;
1421   edge succ1;
1422   edge succ2;
1423   edge fall_thru;
1424   edge cond_jump = NULL;
1425   edge e;
1426   bool cond_jump_crosses;
1427   int invert_worked;
1428   rtx old_jump;
1429   rtx fall_thru_label;
1430   rtx barrier;
1431   
1432   FOR_EACH_BB (cur_bb)
1433     {
1434       fall_thru = NULL;
1435       succ1 = cur_bb->succ;
1436       if (succ1)
1437         succ2 = succ1->succ_next;
1438       else
1439         succ2 = NULL;
1440       
1441       /* Find the fall-through edge.  */
1442       
1443       if (succ1 
1444           && (succ1->flags & EDGE_FALLTHRU))
1445         {
1446           fall_thru = succ1;
1447           cond_jump = succ2;
1448         }
1449       else if (succ2 
1450                && (succ2->flags & EDGE_FALLTHRU))
1451         {
1452           fall_thru = succ2;
1453           cond_jump = succ1;
1454         }
1455       
1456       if (fall_thru && (fall_thru->dest != EXIT_BLOCK_PTR))
1457         {
1458           /* Check to see if the fall-thru edge is a crossing edge.  */
1459         
1460           if (fall_thru->flags & EDGE_CROSSING)
1461             {
1462               /* The fall_thru edge crosses; now check the cond jump edge, if
1463                  it exists.  */
1464               
1465               cond_jump_crosses = true;
1466               invert_worked  = 0;
1467               old_jump = BB_END (cur_bb);
1468               
1469               /* Find the jump instruction, if there is one.  */
1470               
1471               if (cond_jump)
1472                 {
1473                   if (!(cond_jump->flags & EDGE_CROSSING))
1474                     cond_jump_crosses = false;
1475                   
1476                   /* We know the fall-thru edge crosses; if the cond
1477                      jump edge does NOT cross, and its destination is the
1478                      next block in the bb order, invert the jump
1479                      (i.e. fix it so the fall thru does not cross and
1480                      the cond jump does).  */
1481                   
1482                   if (!cond_jump_crosses
1483                       && cur_bb->rbi->next == cond_jump->dest)
1484                     {
1485                       /* Find label in fall_thru block. We've already added
1486                          any missing labels, so there must be one.  */
1487                       
1488                       fall_thru_label = block_label (fall_thru->dest);
1489
1490                       if (old_jump && fall_thru_label)
1491                         invert_worked = invert_jump (old_jump, 
1492                                                      fall_thru_label,0);
1493                       if (invert_worked)
1494                         {
1495                           fall_thru->flags &= ~EDGE_FALLTHRU;
1496                           cond_jump->flags |= EDGE_FALLTHRU;
1497                           update_br_prob_note (cur_bb);
1498                           e = fall_thru;
1499                           fall_thru = cond_jump;
1500                           cond_jump = e;
1501                           cond_jump->flags |= EDGE_CROSSING;
1502                           fall_thru->flags &= ~EDGE_CROSSING;
1503                         }
1504                     }
1505                 }
1506               
1507               if (cond_jump_crosses || !invert_worked)
1508                 {
1509                   /* This is the case where both edges out of the basic
1510                      block are crossing edges. Here we will fix up the
1511                      fall through edge. The jump edge will be taken care
1512                      of later.  */
1513                   
1514                   new_bb = force_nonfallthru (fall_thru);  
1515                   
1516                   if (new_bb)
1517                     {
1518                       new_bb->rbi->next = cur_bb->rbi->next;
1519                       cur_bb->rbi->next = new_bb;
1520                       
1521                       /* Make sure new fall-through bb is in same 
1522                          partition as bb it's falling through from.  */
1523
1524                       BB_COPY_PARTITION (new_bb, cur_bb);
1525                       new_bb->succ->flags |= EDGE_CROSSING;
1526                     }
1527                   
1528                   /* Add barrier after new jump */
1529                   
1530                   if (new_bb)
1531                     {
1532                       barrier = emit_barrier_after (BB_END (new_bb));
1533                       new_bb->rbi->footer = unlink_insn_chain (barrier, 
1534                                                                barrier);
1535                     }
1536                   else
1537                     {
1538                       barrier = emit_barrier_after (BB_END (cur_bb));
1539                       cur_bb->rbi->footer = unlink_insn_chain (barrier,
1540                                                                barrier);
1541                     }
1542                 }
1543             }
1544         }
1545     }
1546 }
1547
1548 /* This function checks the destination blockof a "crossing jump" to
1549    see if it has any crossing predecessors that begin with a code label
1550    and end with an unconditional jump.  If so, it returns that predecessor
1551    block.  (This is to avoid creating lots of new basic blocks that all
1552    contain unconditional jumps to the same destination).  */
1553
1554 static basic_block
1555 find_jump_block (basic_block jump_dest) 
1556
1557   basic_block source_bb = NULL; 
1558   edge e;
1559   rtx insn;
1560
1561   for (e = jump_dest->pred; e; e = e->pred_next)
1562     if (e->flags & EDGE_CROSSING)
1563       {
1564         basic_block src = e->src;
1565         
1566         /* Check each predecessor to see if it has a label, and contains
1567            only one executable instruction, which is an unconditional jump.
1568            If so, we can use it.  */
1569         
1570         if (LABEL_P (BB_HEAD (src)))
1571           for (insn = BB_HEAD (src); 
1572                !INSN_P (insn) && insn != NEXT_INSN (BB_END (src));
1573                insn = NEXT_INSN (insn))
1574             {
1575               if (INSN_P (insn)
1576                   && insn == BB_END (src)
1577                   && JUMP_P (insn)
1578                   && !any_condjump_p (insn))
1579                 {
1580                   source_bb = src;
1581                   break;
1582                 }
1583             }
1584         
1585         if (source_bb)
1586           break;
1587       }
1588
1589   return source_bb;
1590 }
1591
1592 /* Find all BB's with conditional jumps that are crossing edges;
1593    insert a new bb and make the conditional jump branch to the new
1594    bb instead (make the new bb same color so conditional branch won't
1595    be a 'crossing' edge).  Insert an unconditional jump from the
1596    new bb to the original destination of the conditional jump.  */
1597
1598 static void
1599 fix_crossing_conditional_branches (void)
1600 {
1601   basic_block cur_bb;
1602   basic_block new_bb;
1603   basic_block last_bb;
1604   basic_block dest;
1605   basic_block prev_bb;
1606   edge succ1;
1607   edge succ2;
1608   edge crossing_edge;
1609   edge new_edge;
1610   rtx old_jump;
1611   rtx set_src;
1612   rtx old_label = NULL_RTX;
1613   rtx new_label;
1614   rtx new_jump;
1615   rtx barrier;
1616
1617  last_bb = EXIT_BLOCK_PTR->prev_bb;
1618   
1619   FOR_EACH_BB (cur_bb)
1620     {
1621       crossing_edge = NULL;
1622       succ1 = cur_bb->succ;
1623       if (succ1)
1624         succ2 = succ1->succ_next;
1625       else
1626         succ2 = NULL;
1627       
1628       /* We already took care of fall-through edges, so only one successor
1629          can be a crossing edge.  */
1630       
1631       if (succ1 && (succ1->flags & EDGE_CROSSING))
1632         crossing_edge = succ1;
1633       else if (succ2 && (succ2->flags & EDGE_CROSSING))
1634         crossing_edge = succ2;
1635       
1636       if (crossing_edge) 
1637         {
1638           old_jump = BB_END (cur_bb);
1639           
1640           /* Check to make sure the jump instruction is a
1641              conditional jump.  */
1642           
1643           set_src = NULL_RTX;
1644
1645           if (any_condjump_p (old_jump))
1646             {
1647               if (GET_CODE (PATTERN (old_jump)) == SET)
1648                 set_src = SET_SRC (PATTERN (old_jump));
1649               else if (GET_CODE (PATTERN (old_jump)) == PARALLEL)
1650                 {
1651                   set_src = XVECEXP (PATTERN (old_jump), 0,0);
1652                   if (GET_CODE (set_src) == SET)
1653                     set_src = SET_SRC (set_src);
1654                   else
1655                     set_src = NULL_RTX;
1656                 }
1657             }
1658
1659           if (set_src && (GET_CODE (set_src) == IF_THEN_ELSE))
1660             {
1661               if (GET_CODE (XEXP (set_src, 1)) == PC)
1662                 old_label = XEXP (set_src, 2);
1663               else if (GET_CODE (XEXP (set_src, 2)) == PC)
1664                 old_label = XEXP (set_src, 1);
1665               
1666               /* Check to see if new bb for jumping to that dest has
1667                  already been created; if so, use it; if not, create
1668                  a new one.  */
1669
1670               new_bb = find_jump_block (crossing_edge->dest);
1671               
1672               if (new_bb)
1673                 new_label = block_label (new_bb);
1674               else
1675                 {
1676                   /* Create new basic block to be dest for
1677                      conditional jump.  */
1678                   
1679                   new_bb = create_basic_block (NULL, NULL, last_bb);
1680                   new_bb->rbi->next = last_bb->rbi->next;
1681                   last_bb->rbi->next = new_bb;
1682                   prev_bb = last_bb;
1683                   last_bb = new_bb;
1684                   
1685                   /* Update register liveness information.  */
1686                   
1687                   new_bb->global_live_at_start = 
1688                     OBSTACK_ALLOC_REG_SET (&flow_obstack);
1689                   new_bb->global_live_at_end = 
1690                     OBSTACK_ALLOC_REG_SET (&flow_obstack);
1691                   COPY_REG_SET (new_bb->global_live_at_end,
1692                                 prev_bb->global_live_at_end);
1693                   COPY_REG_SET (new_bb->global_live_at_start,
1694                                 prev_bb->global_live_at_end);
1695                   
1696                   /* Put appropriate instructions in new bb.  */
1697                   
1698                   new_label = gen_label_rtx ();
1699                   emit_label_before (new_label, BB_HEAD (new_bb));
1700                   BB_HEAD (new_bb) = new_label;
1701                   
1702                   if (GET_CODE (old_label) == LABEL_REF)
1703                     {
1704                       old_label = JUMP_LABEL (old_jump);
1705                       new_jump = emit_jump_insn_after (gen_jump 
1706                                                        (old_label), 
1707                                                        BB_END (new_bb));
1708                     }
1709                   else
1710                     {
1711                       gcc_assert (HAVE_return
1712                                   && GET_CODE (old_label) == RETURN);
1713                       new_jump = emit_jump_insn_after (gen_return (), 
1714                                                        BB_END (new_bb));
1715                     }
1716                   
1717                   barrier = emit_barrier_after (new_jump);
1718                   JUMP_LABEL (new_jump) = old_label;
1719                   new_bb->rbi->footer = unlink_insn_chain (barrier, 
1720                                                            barrier);
1721                   
1722                   /* Make sure new bb is in same partition as source
1723                      of conditional branch.  */
1724                   BB_COPY_PARTITION (new_bb, cur_bb);
1725                 }
1726               
1727               /* Make old jump branch to new bb.  */
1728               
1729               redirect_jump (old_jump, new_label, 0);
1730               
1731               /* Remove crossing_edge as predecessor of 'dest'.  */
1732               
1733               dest = crossing_edge->dest;
1734               
1735               redirect_edge_succ (crossing_edge, new_bb);
1736               
1737               /* Make a new edge from new_bb to old dest; new edge
1738                  will be a successor for new_bb and a predecessor
1739                  for 'dest'.  */
1740               
1741               if (!new_bb->succ)
1742                 new_edge = make_edge (new_bb, dest, 0);
1743               else
1744                 new_edge = new_bb->succ;
1745               
1746               crossing_edge->flags &= ~EDGE_CROSSING;
1747               new_edge->flags |= EDGE_CROSSING;
1748             }
1749         }
1750     }
1751 }
1752
1753 /* Find any unconditional branches that cross between hot and cold
1754    sections.  Convert them into indirect jumps instead.  */
1755
1756 static void
1757 fix_crossing_unconditional_branches (void)
1758 {
1759   basic_block cur_bb;
1760   rtx last_insn;
1761   rtx label;
1762   rtx label_addr;
1763   rtx indirect_jump_sequence;
1764   rtx jump_insn = NULL_RTX;
1765   rtx new_reg;
1766   rtx cur_insn;
1767   edge succ;
1768
1769   FOR_EACH_BB (cur_bb)
1770     {
1771       last_insn = BB_END (cur_bb);
1772       succ = cur_bb->succ;
1773
1774       /* Check to see if bb ends in a crossing (unconditional) jump.  At
1775          this point, no crossing jumps should be conditional.  */
1776
1777       if (JUMP_P (last_insn)
1778           && (succ->flags & EDGE_CROSSING))
1779         {
1780           rtx label2, table;
1781
1782           gcc_assert (!any_condjump_p (last_insn));
1783
1784           /* Make sure the jump is not already an indirect or table jump.  */
1785
1786           if (!computed_jump_p (last_insn)
1787               && !tablejump_p (last_insn, &label2, &table))
1788             {
1789               /* We have found a "crossing" unconditional branch.  Now
1790                  we must convert it to an indirect jump.  First create
1791                  reference of label, as target for jump.  */
1792               
1793               label = JUMP_LABEL (last_insn);
1794               label_addr = gen_rtx_LABEL_REF (Pmode, label);
1795               LABEL_NUSES (label) += 1;
1796               
1797               /* Get a register to use for the indirect jump.  */
1798               
1799               new_reg = gen_reg_rtx (Pmode);
1800               
1801               /* Generate indirect the jump sequence.  */
1802               
1803               start_sequence ();
1804               emit_move_insn (new_reg, label_addr);
1805               emit_indirect_jump (new_reg);
1806               indirect_jump_sequence = get_insns ();
1807               end_sequence ();
1808               
1809               /* Make sure every instruction in the new jump sequence has
1810                  its basic block set to be cur_bb.  */
1811               
1812               for (cur_insn = indirect_jump_sequence; cur_insn;
1813                    cur_insn = NEXT_INSN (cur_insn))
1814                 {
1815                   BLOCK_FOR_INSN (cur_insn) = cur_bb;
1816                   if (JUMP_P (cur_insn))
1817                     jump_insn = cur_insn;
1818                 }
1819               
1820               /* Insert the new (indirect) jump sequence immediately before
1821                  the unconditional jump, then delete the unconditional jump.  */
1822               
1823               emit_insn_before (indirect_jump_sequence, last_insn);
1824               delete_insn (last_insn);
1825               
1826               /* Make BB_END for cur_bb be the jump instruction (NOT the
1827                  barrier instruction at the end of the sequence...).  */
1828               
1829               BB_END (cur_bb) = jump_insn;
1830             }
1831         }
1832     }
1833 }
1834
1835 /* Add REG_CROSSING_JUMP note to all crossing jump insns.  */
1836
1837 static void
1838 add_reg_crossing_jump_notes (void)
1839 {
1840   basic_block bb;
1841   edge e;
1842
1843   FOR_EACH_BB (bb)
1844     for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1845       if ((e->flags & EDGE_CROSSING)
1846           && JUMP_P (BB_END (e->src)))
1847         REG_NOTES (BB_END (e->src)) = gen_rtx_EXPR_LIST (REG_CROSSING_JUMP, 
1848                                                          NULL_RTX, 
1849                                                          REG_NOTES (BB_END 
1850                                                                   (e->src)));
1851 }
1852
1853 /* Basic blocks containing NOTE_INSN_UNLIKELY_EXECUTED_CODE will be
1854    put in a separate section of the .o file, to reduce paging and
1855    improve cache performance (hopefully).  This can result in bits of
1856    code from the same function being widely separated in the .o file.
1857    However this is not obvious to the current bb structure.  Therefore
1858    we must take care to ensure that: 1). There are no fall_thru edges
1859    that cross between sections;  2). For those architectures which
1860    have "short" conditional branches, all conditional branches that
1861    attempt to cross between sections are converted to unconditional
1862    branches; and, 3). For those architectures which have "short"
1863    unconditional branches, all unconditional branches that attempt
1864    to cross between sections are converted to indirect jumps.
1865    
1866    The code for fixing up fall_thru edges that cross between hot and
1867    cold basic blocks does so by creating new basic blocks containing 
1868    unconditional branches to the appropriate label in the "other" 
1869    section.  The new basic block is then put in the same (hot or cold)
1870    section as the original conditional branch, and the fall_thru edge
1871    is modified to fall into the new basic block instead.  By adding
1872    this level of indirection we end up with only unconditional branches
1873    crossing between hot and cold sections.  
1874    
1875    Conditional branches are dealt with by adding a level of indirection.
1876    A new basic block is added in the same (hot/cold) section as the 
1877    conditional branch, and the conditional branch is retargeted to the
1878    new basic block.  The new basic block contains an unconditional branch
1879    to the original target of the conditional branch (in the other section).
1880
1881    Unconditional branches are dealt with by converting them into
1882    indirect jumps.  */
1883
1884 static void 
1885 fix_edges_for_rarely_executed_code (edge *crossing_edges, 
1886                                     int n_crossing_edges)
1887 {
1888   /* Make sure the source of any crossing edge ends in a jump and the
1889      destination of any crossing edge has a label.  */
1890   
1891   add_labels_and_missing_jumps (crossing_edges, n_crossing_edges);
1892   
1893   /* Convert all crossing fall_thru edges to non-crossing fall
1894      thrus to unconditional jumps (that jump to the original fall
1895      thru dest).  */
1896   
1897   fix_up_fall_thru_edges ();
1898   
1899   /* Only do the parts necessary for writing separate sections if
1900      the target architecture has the ability to write separate sections
1901      (i.e. it has named sections).  Otherwise, the hot/cold partitioning
1902      information will be used when reordering blocks to try to put all
1903      the hot blocks together, then all the cold blocks, but no actual
1904      section partitioning will be done.  */
1905
1906   if (targetm.have_named_sections)
1907     {
1908       /* If the architecture does not have conditional branches that can
1909          span all of memory, convert crossing conditional branches into
1910          crossing unconditional branches.  */
1911   
1912       if (!HAS_LONG_COND_BRANCH)
1913         fix_crossing_conditional_branches ();
1914   
1915       /* If the architecture does not have unconditional branches that
1916          can span all of memory, convert crossing unconditional branches
1917          into indirect jumps.  Since adding an indirect jump also adds
1918          a new register usage, update the register usage information as
1919          well.  */
1920       
1921       if (!HAS_LONG_UNCOND_BRANCH)
1922         {
1923           fix_crossing_unconditional_branches ();
1924           reg_scan (get_insns(), max_reg_num (), 1);
1925         }
1926
1927       add_reg_crossing_jump_notes ();
1928     }
1929 }
1930
1931 /* Reorder basic blocks.  The main entry point to this file.  FLAGS is
1932    the set of flags to pass to cfg_layout_initialize().  */
1933
1934 void
1935 reorder_basic_blocks (unsigned int flags)
1936 {
1937   int n_traces;
1938   int i;
1939   struct trace *traces;
1940
1941   if (n_basic_blocks <= 1)
1942     return;
1943
1944   if (targetm.cannot_modify_jumps_p ())
1945     return;
1946
1947   timevar_push (TV_REORDER_BLOCKS);
1948
1949   cfg_layout_initialize (flags);
1950
1951   set_edge_can_fallthru_flag ();
1952   mark_dfs_back_edges ();
1953
1954   /* We are estimating the length of uncond jump insn only once since the code
1955      for getting the insn length always returns the minimal length now.  */
1956   if (uncond_jump_length == 0)
1957     uncond_jump_length = get_uncond_jump_length ();
1958
1959   /* We need to know some information for each basic block.  */
1960   array_size = GET_ARRAY_SIZE (last_basic_block);
1961   bbd = xmalloc (array_size * sizeof (bbro_basic_block_data));
1962   for (i = 0; i < array_size; i++)
1963     {
1964       bbd[i].start_of_trace = -1;
1965       bbd[i].end_of_trace = -1;
1966       bbd[i].heap = NULL;
1967       bbd[i].node = NULL;
1968     }
1969
1970   traces = xmalloc (n_basic_blocks * sizeof (struct trace));
1971   n_traces = 0;
1972   find_traces (&n_traces, traces);
1973   connect_traces (n_traces, traces);
1974   FREE (traces);
1975   FREE (bbd);
1976
1977   if (dump_file)
1978     dump_flow_info (dump_file);
1979
1980   if (flag_reorder_blocks_and_partition
1981       && targetm.have_named_sections)
1982     add_unlikely_executed_notes ();
1983
1984   cfg_layout_finalize ();
1985
1986   timevar_pop (TV_REORDER_BLOCKS);
1987 }
1988
1989 /* This function is the main 'entrance' for the optimization that
1990    partitions hot and cold basic blocks into separate sections of the
1991    .o file (to improve performance and cache locality).  Ideally it
1992    would be called after all optimizations that rearrange the CFG have
1993    been called.  However part of this optimization may introduce new
1994    register usage, so it must be called before register allocation has
1995    occurred.  This means that this optimization is actually called
1996    well before the optimization that reorders basic blocks (see
1997    function above).
1998
1999    This optimization checks the feedback information to determine
2000    which basic blocks are hot/cold and causes reorder_basic_blocks to
2001    add NOTE_INSN_UNLIKELY_EXECUTED_CODE to non-hot basic blocks.  The
2002    presence or absence of this note is later used for writing out
2003    sections in the .o file.  Because hot and cold sections can be
2004    arbitrarily large (within the bounds of memory), far beyond the
2005    size of a single function, it is necessary to fix up all edges that
2006    cross section boundaries, to make sure the instructions used can
2007    actually span the required distance.  The fixes are described
2008    below.
2009
2010    Fall-through edges must be changed into jumps; it is not safe or
2011    legal to fall through across a section boundary.  Whenever a
2012    fall-through edge crossing a section boundary is encountered, a new
2013    basic block is inserted (in the same section as the fall-through
2014    source), and the fall through edge is redirected to the new basic
2015    block.  The new basic block contains an unconditional jump to the
2016    original fall-through target.  (If the unconditional jump is
2017    insufficient to cross section boundaries, that is dealt with a
2018    little later, see below).
2019
2020    In order to deal with architectures that have short conditional
2021    branches (which cannot span all of memory) we take any conditional
2022    jump that attempts to cross a section boundary and add a level of
2023    indirection: it becomes a conditional jump to a new basic block, in
2024    the same section.  The new basic block contains an unconditional
2025    jump to the original target, in the other section.
2026
2027    For those architectures whose unconditional branch is also
2028    incapable of reaching all of memory, those unconditional jumps are
2029    converted into indirect jumps, through a register.
2030
2031    IMPORTANT NOTE: This optimization causes some messy interactions
2032    with the cfg cleanup optimizations; those optimizations want to
2033    merge blocks wherever possible, and to collapse indirect jump
2034    sequences (change "A jumps to B jumps to C" directly into "A jumps
2035    to C").  Those optimizations can undo the jump fixes that
2036    partitioning is required to make (see above), in order to ensure
2037    that jumps attempting to cross section boundaries are really able
2038    to cover whatever distance the jump requires (on many architectures
2039    conditional or unconditional jumps are not able to reach all of
2040    memory).  Therefore tests have to be inserted into each such
2041    optimization to make sure that it does not undo stuff necessary to
2042    cross partition boundaries.  This would be much less of a problem
2043    if we could perform this optimization later in the compilation, but
2044    unfortunately the fact that we may need to create indirect jumps
2045    (through registers) requires that this optimization be performed
2046    before register allocation.  */
2047
2048 void
2049 partition_hot_cold_basic_blocks (void)
2050 {
2051   basic_block cur_bb;
2052   edge *crossing_edges;
2053   int n_crossing_edges;
2054   int max_edges = 2 * last_basic_block;
2055   
2056   if (n_basic_blocks <= 1)
2057     return;
2058   
2059   crossing_edges = xcalloc (max_edges, sizeof (edge));
2060
2061   cfg_layout_initialize (0);
2062   
2063   FOR_EACH_BB (cur_bb)
2064     if (cur_bb->index >= 0
2065         && cur_bb->next_bb->index >= 0)
2066       cur_bb->rbi->next = cur_bb->next_bb;
2067   
2068   find_rarely_executed_basic_blocks_and_crossing_edges (crossing_edges, 
2069                                                         &n_crossing_edges, 
2070                                                         &max_edges);
2071
2072   if (n_crossing_edges > 0)
2073     fix_edges_for_rarely_executed_code (crossing_edges, n_crossing_edges);
2074   
2075   free (crossing_edges);
2076
2077   cfg_layout_finalize();
2078 }