gcc/mcf.c

   1 /* Routines to implement minimum-cost maximal flow algorithm used to smooth
   2    basic block and edge frequency counts.
   3    Copyright (C) 2008
   4    Free Software Foundation, Inc.
   5    Contributed by Paul Yuan (yingbo.com@gmail.com) and
   6                   Vinodha Ramasamy (vinodha@google.com).
   7
   8 This file is part of GCC.
   9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  10 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  11 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
  12 version.
  13
  14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
  15 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  17 for more details.
  18
  19 You should have received a copy of the GNU General Public License
  20 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
  21 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  22
  23 /* References:
  24    [1] "Feedback-directed Optimizations in GCC with Estimated Edge Profiles
  25         from Hardware Event Sampling", Vinodha Ramasamy, Paul Yuan, Dehao Chen,
  26         and Robert Hundt; GCC Summit 2008.
  27    [2] "Complementing Missing and Inaccurate Profiling Using a Minimum Cost
  28         Circulation Algorithm", Roy Levin, Ilan Newman and Gadi Haber;
  29         HiPEAC '08.
  30
  31    Algorithm to smooth basic block and edge counts:
  32    1. create_fixup_graph: Create fixup graph by translating function CFG into
  33       a graph that satisfies MCF algorithm requirements.
  34    2. find_max_flow: Find maximal flow.
  35    3. compute_residual_flow: Form residual network.
  36    4. Repeat:
  37       cancel_negative_cycle: While G contains a negative cost cycle C, reverse
  38       the flow on the found cycle by the minimum residual capacity in that
  39       cycle.
  40    5. Form the minimal cost flow
  41       f(u,v) = rf(v, u).
  42    6. adjust_cfg_counts: Update initial edge weights with corrected weights.
  43       delta(u.v) = f(u,v) -f(v,u).
  44       w*(u,v) = w(u,v) + delta(u,v).  */
  45
  46 #include "config.h"
  47 #include "system.h"
  48 #include "coretypes.h"
  49 #include "tm.h"
  50 #include "basic-block.h"
  51 #include "output.h"
  52 #include "langhooks.h"
  53 #include "tree.h"
  54 #include "gcov-io.h"
  55
  56 #include "profile.h"
  57
  58 /* CAP_INFINITY: Constant to represent infinite capacity.  */
  59 #define CAP_INFINITY INTTYPE_MAXIMUM (HOST_WIDEST_INT)
  60
  61 /* COST FUNCTION.  */
  62 #define K_POS(b)        ((b))
  63 #define K_NEG(b)        (50 * (b))
  64 #define COST(k, w)      ((k) / mcf_ln ((w) + 2))
  65 /* Limit the number of iterations for cancel_negative_cycles() to ensure
  66    reasonable compile time.  */
  67 #define MAX_ITER(n, e)  10 + (1000000 / ((n) * (e)))
  68 typedef enum
  69 {
  70   INVALID_EDGE,
  71   VERTEX_SPLIT_EDGE,        /* Edge to represent vertex with w(e) = w(v).  */
  72   REDIRECT_EDGE,            /* Edge after vertex transformation.  */
  73   REVERSE_EDGE,
  74   SOURCE_CONNECT_EDGE,      /* Single edge connecting to single source.  */
  75   SINK_CONNECT_EDGE,        /* Single edge connecting to single sink.  */
  76   BALANCE_EDGE,             /* Edge connecting with source/sink: cp(e) = 0.  */
  77   REDIRECT_NORMALIZED_EDGE, /* Normalized edge for a redirect edge.  */
  78   REVERSE_NORMALIZED_EDGE   /* Normalized edge for a reverse edge.  */
  79 } edge_type;
  80
  81 /* Structure to represent an edge in the fixup graph.  */
  82 typedef struct fixup_edge_d
  83 {
  84   int src;
  85   int dest;
  86   /* Flag denoting type of edge and attributes for the flow field.  */
  87   edge_type type;
  88   bool is_rflow_valid;
  89   /* Index to the normalization vertex added for this edge.  */
  90   int norm_vertex_index;
  91   /* Flow for this edge.  */
  92   gcov_type flow;
  93   /* Residual flow for this edge - used during negative cycle canceling.  */
  94   gcov_type rflow;
  95   gcov_type weight;
  96   gcov_type cost;
  97   gcov_type max_capacity;
  98 } fixup_edge_type;
  99
 100 typedef fixup_edge_type *fixup_edge_p;
 101
 102 DEF_VEC_P (fixup_edge_p);
 103 DEF_VEC_ALLOC_P (fixup_edge_p, heap);
 104
 105 /* Structure to represent a vertex in the fixup graph.  */
 106 typedef struct fixup_vertex_d
 107 {
 108   VEC (fixup_edge_p, heap) *succ_edges;
 109 } fixup_vertex_type;
 110
 111 typedef fixup_vertex_type *fixup_vertex_p;
 112
 113 /* Fixup graph used in the MCF algorithm.  */
 114 typedef struct fixup_graph_d
 115 {
 116   /* Current number of vertices for the graph.  */
 117   int num_vertices;
 118   /* Current number of edges for the graph.  */
 119   int num_edges;
 120   /* Index of new entry vertex.  */
 121   int new_entry_index;
 122   /* Index of new exit vertex.  */
 123   int new_exit_index;
 124   /* Fixup vertex list. Adjacency list for fixup graph.  */
 125   fixup_vertex_p vertex_list;
 126   /* Fixup edge list.  */
 127   fixup_edge_p edge_list;
 128 } fixup_graph_type;
 129
 130 typedef struct queue_d
 131 {
 132   int *queue;
 133   int head;
 134   int tail;
 135   int size;
 136 } queue_type;
 137
 138 /* Structure used in the maximal flow routines to find augmenting path.  */
 139 typedef struct augmenting_path_d
 140 {
 141   /* Queue used to hold vertex indices.  */
 142   queue_type queue_list;
 143   /* Vector to hold chain of pred vertex indices in augmenting path.  */
 144   int *bb_pred;
 145   /* Vector that indicates if basic block i has been visited.  */
 146   int *is_visited;
 147 } augmenting_path_type;
 148
 149
 150 /* Function definitions.  */
 151
 152 /* Dump routines to aid debugging.  */
 153
 154 /* Print basic block with index N for FIXUP_GRAPH in n' and n'' format.  */
 155
 156 static void
 157 print_basic_block (FILE *file, fixup_graph_type *fixup_graph, int n)
 158 {
 159   if (n == ENTRY_BLOCK)
 160     fputs ("ENTRY", file);
 161   else if (n == ENTRY_BLOCK + 1)
 162     fputs ("ENTRY''", file);
 163   else if (n == 2 * EXIT_BLOCK)
 164     fputs ("EXIT", file);
 165   else if (n == 2 * EXIT_BLOCK + 1)
 166     fputs ("EXIT''", file);
 167   else if (n == fixup_graph->new_exit_index)
 168     fputs ("NEW_EXIT", file);
 169   else if (n == fixup_graph->new_entry_index)
 170     fputs ("NEW_ENTRY", file);
 171   else
 172     {
 173       fprintf (file, "%d", n / 2);
 174       if (n % 2)
 175         fputs ("''", file);
 176       else
 177         fputs ("'", file);
 178     }
 179 }
 180
 181
 182 /* Print edge S->D for given fixup_graph with n' and n'' format.
 183    PARAMETERS:
 184    S is the index of the source vertex of the edge (input) and
 185    D is the index of the destination vertex of the edge (input) for the given
 186    fixup_graph (input).  */
 187
 188 static void
 189 print_edge (FILE *file, fixup_graph_type *fixup_graph, int s, int d)
 190 {
 191   print_basic_block (file, fixup_graph, s);
 192   fputs ("->", file);
 193   print_basic_block (file, fixup_graph, d);
 194 }
 195
 196
 197 /* Dump out the attributes of a given edge FEDGE in the fixup_graph to a
 198    file.  */
 199 static void
 200 dump_fixup_edge (FILE *file, fixup_graph_type *fixup_graph, fixup_edge_p fedge)
 201 {
 202   if (!fedge)
 203     {
 204       fputs ("NULL fixup graph edge.\n", file);
 205       return;
 206     }
 207
 208   print_edge (file, fixup_graph, fedge->src, fedge->dest);
 209   fputs (": ", file);
 210
 211   if (fedge->type)
 212     {
 213       fprintf (file, "flow/capacity=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "/",
 214                fedge->flow);
 215       if (fedge->max_capacity == CAP_INFINITY)
 216         fputs ("+oo,", file);
 217       else
 218         fprintf (file, "" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ",", fedge->max_capacity);
 219     }
 220
 221   if (fedge->is_rflow_valid)
 222     {
 223       if (fedge->rflow == CAP_INFINITY)
 224         fputs (" rflow=+oo.", file);
 225       else
 226         fprintf (file, " rflow=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ",", fedge->rflow);
 227     }
 228
 229   fprintf (file, " cost=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ".", fedge->cost);
 230
 231   fprintf (file, "\t(%d->%d)", fedge->src, fedge->dest);
 232
 233   if (fedge->type)
 234     {
 235       switch (fedge->type)
 236         {
 237         case VERTEX_SPLIT_EDGE:
 238           fputs (" @VERTEX_SPLIT_EDGE", file);
 239           break;
 240
 241         case REDIRECT_EDGE:
 242           fputs (" @REDIRECT_EDGE", file);
 243           break;
 244
 245         case SOURCE_CONNECT_EDGE:
 246           fputs (" @SOURCE_CONNECT_EDGE", file);
 247           break;
 248
 249         case SINK_CONNECT_EDGE:
 250           fputs (" @SINK_CONNECT_EDGE", file);
 251           break;
 252
 253         case REVERSE_EDGE:
 254           fputs (" @REVERSE_EDGE", file);
 255           break;
 256
 257         case BALANCE_EDGE:
 258           fputs (" @BALANCE_EDGE", file);
 259           break;
 260
 261         case REDIRECT_NORMALIZED_EDGE:
 262         case REVERSE_NORMALIZED_EDGE:
 263           fputs ("  @NORMALIZED_EDGE", file);
 264           break;
 265
 266         default:
 267           fputs (" @INVALID_EDGE", file);
 268           break;
 269         }
 270     }
 271   fputs ("\n", file);
 272 }
 273
 274
 275 /* Print out the edges and vertices of the given FIXUP_GRAPH, into the dump
 276    file. The input string MSG is printed out as a heading.  */
 277
 278 static void
 279 dump_fixup_graph (FILE *file, fixup_graph_type *fixup_graph, const char *msg)
 280 {
 281   int i, j;
 282   int fnum_vertices, fnum_edges;
 283
 284   fixup_vertex_p fvertex_list, pfvertex;
 285   fixup_edge_p pfedge;
 286
 287   gcc_assert (fixup_graph);
 288   fvertex_list = fixup_graph->vertex_list;
 289   fnum_vertices = fixup_graph->num_vertices;
 290   fnum_edges = fixup_graph->num_edges;
 291
 292   fprintf (file, "\nDump fixup graph for %s(): %s.\n",
 293            lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2), msg);
 294   fprintf (file,
 295            "There are %d vertices and %d edges. new_exit_index is %d.\n\n",
 296            fnum_vertices, fnum_edges, fixup_graph->new_exit_index);
 297
 298   for (i = 0; i < fnum_vertices; i++)
 299     {
 300       pfvertex = fvertex_list + i;
 301       fprintf (file, "vertex_list[%d]: %d succ fixup edges.\n",
 302                i, VEC_length (fixup_edge_p, pfvertex->succ_edges));
 303
 304       for (j = 0; VEC_iterate (fixup_edge_p, pfvertex->succ_edges, j, pfedge);
 305            j++)
 306         {
 307           /* Distinguish forward edges and backward edges in the residual flow
 308              network.  */
 309           if (pfedge->type)
 310             fputs ("(f) ", file);
 311           else if (pfedge->is_rflow_valid)
 312             fputs ("(b) ", file);
 313           dump_fixup_edge (file, fixup_graph, pfedge);
 314         }
 315     }
 316
 317   fputs ("\n", file);
 318 }
 319
 320
 321 /* Utility routines.  */
 322 /* ln() implementation: approximate calculation. Returns ln of X.  */
 323
 324 static double
 325 mcf_ln (double x)
 326 {
 327 #define E       2.71828
 328   int l = 1;
 329   double m = E;
 330
 331   gcc_assert (x >= 0);
 332
 333   while (m < x)
 334     {
 335       m *= E;
 336       l++;
 337     }
 338
 339   return l;
 340 }
 341
 342
 343 /* sqrt() implementation: based on open source QUAKE3 code (magic sqrt
 344    implementation) by John Carmack.  Returns sqrt of X.  */
 345
 346 static double
 347 mcf_sqrt (double x)
 348 {
 349 #define MAGIC_CONST1    0x1fbcf800
 350 #define MAGIC_CONST2    0x5f3759df
 351   union {
 352     int intPart;
 353     float floatPart;
 354   } convertor, convertor2;
 355
 356   gcc_assert (x >= 0);
 357
 358   convertor.floatPart = x;
 359   convertor2.floatPart = x;
 360   convertor.intPart = MAGIC_CONST1 + (convertor.intPart >> 1);
 361   convertor2.intPart = MAGIC_CONST2 - (convertor2.intPart >> 1);
 362
 363   return 0.5f * (convertor.floatPart + (x * convertor2.floatPart));
 364 }
 365
 366
 367 /* Common code shared between add_fixup_edge and add_rfixup_edge. Adds an edge
 368    (SRC->DEST) to the edge_list maintained in FIXUP_GRAPH with cost of the edge
 369    added set to COST.  */
 370
 371 static fixup_edge_p
 372 add_edge (fixup_graph_type *fixup_graph, int src, int dest, gcov_type cost)
 373 {
 374   fixup_vertex_p curr_vertex = fixup_graph->vertex_list + src;
 375   fixup_edge_p curr_edge = fixup_graph->edge_list + fixup_graph->num_edges;
 376   curr_edge->src = src;
 377   curr_edge->dest = dest;
 378   curr_edge->cost = cost;
 379   fixup_graph->num_edges++;
 380   if (dump_file)
 381     dump_fixup_edge (dump_file, fixup_graph, curr_edge);
 382   VEC_safe_push (fixup_edge_p, heap, curr_vertex->succ_edges, curr_edge);
 383   return curr_edge;
 384 }
 385
 386
 387 /* Add a fixup edge (src->dest) with attributes TYPE, WEIGHT, COST and
 388    MAX_CAPACITY to the edge_list in the fixup graph.  */
 389
 390 static void
 391 add_fixup_edge (fixup_graph_type *fixup_graph, int src, int dest, int type,
 392                 gcov_type weight, gcov_type cost, gcov_type max_capacity)
 393 {
 394   fixup_edge_p curr_edge = add_edge(fixup_graph, src, dest, cost);
 395   curr_edge->type = type;
 396   curr_edge->weight = weight;
 397   curr_edge->max_capacity = max_capacity;
 398 }
 399
 400
 401 /* Add a residual edge (SRC->DEST) with attributes RFLOW and COST
 402    to the fixup graph.  */
 403
 404 static void
 405 add_rfixup_edge (fixup_graph_type *fixup_graph, int src, int dest,
 406                  gcov_type rflow, gcov_type cost)
 407 {
 408   fixup_edge_p curr_edge = add_edge (fixup_graph, src, dest, cost);
 409   curr_edge->rflow = rflow;
 410   curr_edge->is_rflow_valid = true;
 411   /* This edge is not a valid edge - merely used to hold residual flow.  */
 412   curr_edge->type = INVALID_EDGE;
 413 }
 414
 415
 416 /* Return the pointer to fixup edge SRC->DEST or NULL if edge does not
 417    exist in the FIXUP_GRAPH.  */
 418
 419 static fixup_edge_p
 420 find_fixup_edge (fixup_graph_type *fixup_graph, int src, int dest)
 421 {
 422   int j;
 423   fixup_edge_p pfedge;
 424   fixup_vertex_p pfvertex;
 425
 426   gcc_assert (src < fixup_graph->num_vertices);
 427
 428   pfvertex = fixup_graph->vertex_list + src;
 429
 430   for (j = 0; VEC_iterate (fixup_edge_p, pfvertex->succ_edges, j, pfedge);
 431        j++)
 432     if (pfedge->dest == dest)
 433       return pfedge;
 434
 435   return NULL;
 436 }
 437
 438
 439 /* Cleanup routine to free structures in FIXUP_GRAPH.  */
 440
 441 static void
 442 delete_fixup_graph (fixup_graph_type *fixup_graph)
 443 {
 444   int i;
 445   int fnum_vertices = fixup_graph->num_vertices;
 446   fixup_vertex_p pfvertex = fixup_graph->vertex_list;
 447
 448   for (i = 0; i < fnum_vertices; i++, pfvertex++)
 449     VEC_free (fixup_edge_p, heap, pfvertex->succ_edges);
 450
 451   free (fixup_graph->vertex_list);
 452   free (fixup_graph->edge_list);
 453 }
 454
 455
 456 /* Creates a fixup graph FIXUP_GRAPH from the function CFG.  */
 457
 458 static void
 459 create_fixup_graph (fixup_graph_type *fixup_graph)
 460 {
 461   double sqrt_avg_vertex_weight = 0;
 462   double total_vertex_weight = 0;
 463   double k_pos = 0;
 464   double k_neg = 0;
 465   /* Vector to hold D(v) = sum_out_edges(v) - sum_in_edges(v).  */
 466   gcov_type *diff_out_in = NULL;
 467   gcov_type supply_value = 1, demand_value = 0;
 468   gcov_type fcost = 0;
 469   int new_entry_index = 0, new_exit_index = 0;
 470   int i = 0, j = 0;
 471   int new_index = 0;
 472   basic_block bb;
 473   edge e;
 474   edge_iterator ei;
 475   fixup_edge_p pfedge, r_pfedge;
 476   fixup_edge_p fedge_list;
 477   int fnum_edges;
 478
 479   /* Each basic_block will be split into 2 during vertex transformation.  */
 480   int fnum_vertices_after_transform =  2 * n_basic_blocks;
 481   int fnum_edges_after_transform = n_edges + n_basic_blocks;
 482
 483   /* Count the new SOURCE and EXIT vertices to be added.  */
 484   int fmax_num_vertices =
 485     fnum_vertices_after_transform + n_edges + n_basic_blocks + 2;
 486
 487   /* In create_fixup_graph: Each basic block and edge can be split into 3
 488      edges. Number of balance edges = n_basic_blocks. So after
 489      create_fixup_graph:
 490      max_edges = 4 * n_basic_blocks + 3 * n_edges
 491      Accounting for residual flow edges
 492      max_edges = 2 * (4 * n_basic_blocks + 3 * n_edges)
 493      = 8 * n_basic_blocks + 6 * n_edges
 494      < 8 * n_basic_blocks + 8 * n_edges.  */
 495   int fmax_num_edges = 8 * (n_basic_blocks + n_edges);
 496
 497   /* Initial num of vertices in the fixup graph.  */
 498   fixup_graph->num_vertices = n_basic_blocks;
 499
 500   /* Fixup graph vertex list.  */
 501   fixup_graph->vertex_list =
 502     (fixup_vertex_p) xcalloc (fmax_num_vertices, sizeof (fixup_vertex_type));
 503
 504   /* Fixup graph edge list.  */
 505   fixup_graph->edge_list =
 506     (fixup_edge_p) xcalloc (fmax_num_edges, sizeof (fixup_edge_type));
 507
 508   diff_out_in =
 509     (gcov_type *) xcalloc (1 + fnum_vertices_after_transform,
 510                            sizeof (gcov_type));
 511
 512   /* Compute constants b, k_pos, k_neg used in the cost function calculation.
 513      b = sqrt(avg_vertex_weight(cfg)); k_pos = b; k_neg = 50b.  */
 514   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
 515     total_vertex_weight += bb->count;
 516
 517   sqrt_avg_vertex_weight = mcf_sqrt (total_vertex_weight / n_basic_blocks);
 518
 519   k_pos = K_POS (sqrt_avg_vertex_weight);
 520   k_neg = K_NEG (sqrt_avg_vertex_weight);
 521
 522   /* 1. Vertex Transformation: Split each vertex v into two vertices v' and v'',
 523      connected by an edge e from v' to v''. w(e) = w(v).  */
 524
 525   if (dump_file)
 526     fprintf (dump_file, "\nVertex transformation:\n");
 527
 528   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
 529   {
 530     /* v'->v'': index1->(index1+1).  */
 531     i = 2 * bb->index;
 532     fcost = (gcov_type) COST (k_pos, bb->count);
 533     add_fixup_edge (fixup_graph, i, i + 1, VERTEX_SPLIT_EDGE, bb->count,
 534                     fcost, CAP_INFINITY);
 535     fixup_graph->num_vertices++;
 536
 537     FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
 538     {
 539       /* Edges with ignore attribute set should be treated like they don't
 540          exist.  */
 541       if (EDGE_INFO (e) && EDGE_INFO (e)->ignore)
 542         continue;
 543       j = 2 * e->dest->index;
 544       fcost = (gcov_type) COST (k_pos, e->count);
 545       add_fixup_edge (fixup_graph, i + 1, j, REDIRECT_EDGE, e->count, fcost,
 546                       CAP_INFINITY);
 547     }
 548   }
 549
 550   /* After vertex transformation.  */
 551   gcc_assert (fixup_graph->num_vertices == fnum_vertices_after_transform);
 552   /* Redirect edges are not added for edges with ignore attribute.  */
 553   gcc_assert (fixup_graph->num_edges <= fnum_edges_after_transform);
 554
 555   fnum_edges_after_transform = fixup_graph->num_edges;
 556
 557   /* 2. Initialize D(v).  */
 558   for (i = 0; i < fnum_edges_after_transform; i++)
 559     {
 560       pfedge = fixup_graph->edge_list + i;
 561       diff_out_in[pfedge->src] += pfedge->weight;
 562       diff_out_in[pfedge->dest] -= pfedge->weight;
 563     }
 564
 565   /* Entry block - vertex indices 0, 1; EXIT block - vertex indices 2, 3.  */
 566   for (i = 0; i <= 3; i++)
 567     diff_out_in[i] = 0;
 568
 569   /* 3. Add reverse edges: needed to decrease counts during smoothing.  */
 570   if (dump_file)
 571     fprintf (dump_file, "\nReverse edges:\n");
 572   for (i = 0; i < fnum_edges_after_transform; i++)
 573     {
 574       pfedge = fixup_graph->edge_list + i;
 575       if ((pfedge->src == 0) || (pfedge->src == 2))
 576         continue;
 577       r_pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, pfedge->dest, pfedge->src);
 578       if (!r_pfedge && pfedge->weight)
 579         {
 580           /* Skip adding reverse edges for edges with w(e) = 0, as its maximum
 581              capacity is 0.  */
 582           fcost = (gcov_type) COST (k_neg, pfedge->weight);
 583           add_fixup_edge (fixup_graph, pfedge->dest, pfedge->src,
 584                           REVERSE_EDGE, 0, fcost, pfedge->weight);
 585         }
 586     }
 587
 588   /* 4. Create single source and sink. Connect new source vertex s' to function
 589      entry block. Connect sink vertex t' to function exit.  */
 590   if (dump_file)
 591     fprintf (dump_file, "\ns'->S, T->t':\n");
 592
 593   new_entry_index = fixup_graph->new_entry_index = fixup_graph->num_vertices;
 594   fixup_graph->num_vertices++;
 595   /* Set supply_value to 1 to avoid zero count function ENTRY.  */
 596   add_fixup_edge (fixup_graph, new_entry_index, ENTRY_BLOCK, SOURCE_CONNECT_EDGE,
 597                   1 /* supply_value */, 0, 1 /* supply_value */);
 598
 599   /* Create new exit with EXIT_BLOCK as single pred.  */
 600   new_exit_index = fixup_graph->new_exit_index = fixup_graph->num_vertices;
 601   fixup_graph->num_vertices++;
 602   add_fixup_edge (fixup_graph, 2 * EXIT_BLOCK + 1, new_exit_index,
 603                   SINK_CONNECT_EDGE,
 604                   0 /* demand_value */, 0, 0 /* demand_value */);
 605
 606   /* Connect vertices with unbalanced D(v) to source/sink.  */
 607   if (dump_file)
 608     fprintf (dump_file, "\nD(v) balance:\n");
 609   /* Skip vertices for ENTRY (0, 1) and EXIT (2,3) blocks, so start with i = 4.
 610      diff_out_in[v''] will be 0, so skip v'' vertices, hence i += 2.  */
 611   for (i = 4; i < new_entry_index; i += 2)
 612     {
 613       if (diff_out_in[i] > 0)
 614         {
 615           add_fixup_edge (fixup_graph, i, new_exit_index, BALANCE_EDGE, 0, 0,
 616                           diff_out_in[i]);
 617           demand_value += diff_out_in[i];
 618         }
 619       else if (diff_out_in[i] < 0)
 620         {
 621           add_fixup_edge (fixup_graph, new_entry_index, i, BALANCE_EDGE, 0, 0,
 622                           -diff_out_in[i]);
 623           supply_value -= diff_out_in[i];
 624         }
 625     }
 626
 627   /* Set supply = demand.  */
 628   if (dump_file)
 629     {
 630       fprintf (dump_file, "\nAdjust supply and demand:\n");
 631       fprintf (dump_file, "supply_value=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\n",
 632                supply_value);
 633       fprintf (dump_file, "demand_value=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\n",
 634                demand_value);
 635     }
 636
 637   if (demand_value > supply_value)
 638     {
 639       pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, new_entry_index, ENTRY_BLOCK);
 640       pfedge->max_capacity += (demand_value - supply_value);
 641     }
 642   else
 643     {
 644       pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, 2 * EXIT_BLOCK + 1, new_exit_index);
 645       pfedge->max_capacity += (supply_value - demand_value);
 646     }
 647
 648   /* 6. Normalize edges: remove anti-parallel edges. Anti-parallel edges are
 649      created by the vertex transformation step from self-edges in the original
 650      CFG and by the reverse edges added earlier.  */
 651   if (dump_file)
 652     fprintf (dump_file, "\nNormalize edges:\n");
 653
 654   fnum_edges = fixup_graph->num_edges;
 655   fedge_list = fixup_graph->edge_list;
 656
 657   for (i = 0; i < fnum_edges; i++)
 658     {
 659       pfedge = fedge_list + i;
 660       r_pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, pfedge->dest, pfedge->src);
 661       if (((pfedge->type == VERTEX_SPLIT_EDGE)
 662            || (pfedge->type == REDIRECT_EDGE)) && r_pfedge)
 663         {
 664           new_index = fixup_graph->num_vertices;
 665           fixup_graph->num_vertices++;
 666
 667           if (dump_file)
 668             {
 669               fprintf (dump_file, "\nAnti-parallel edge:\n");
 670               dump_fixup_edge (dump_file, fixup_graph, pfedge);
 671               dump_fixup_edge (dump_file, fixup_graph, r_pfedge);
 672               fprintf (dump_file, "New vertex is %d.\n", new_index);
 673               fprintf (dump_file, "------------------\n");
 674             }
 675
 676           pfedge->cost /= 2;
 677           pfedge->norm_vertex_index = new_index;
 678           if (dump_file)
 679             {
 680               fprintf (dump_file, "After normalization:\n");
 681               dump_fixup_edge (dump_file, fixup_graph, pfedge);
 682             }
 683
 684           /* Add a new fixup edge: new_index->src.  */
 685           add_fixup_edge (fixup_graph, new_index, pfedge->src,
 686                           REVERSE_NORMALIZED_EDGE, 0, r_pfedge->cost,
 687                           r_pfedge->max_capacity);
 688           gcc_assert (fixup_graph->num_vertices <= fmax_num_vertices);
 689
 690           /* Edge: r_pfedge->src -> r_pfedge->dest
 691              ==> r_pfedge->src -> new_index.  */
 692           r_pfedge->dest = new_index;
 693           r_pfedge->type = REVERSE_NORMALIZED_EDGE;
 694           r_pfedge->cost = pfedge->cost;
 695           r_pfedge->max_capacity = pfedge->max_capacity;
 696           if (dump_file)
 697             dump_fixup_edge (dump_file, fixup_graph, r_pfedge);
 698         }
 699     }
 700
 701   if (dump_file)
 702     dump_fixup_graph (dump_file, fixup_graph, "After create_fixup_graph()");
 703
 704   /* Cleanup.  */
 705   free (diff_out_in);
 706 }
 707
 708
 709 /* Allocates space for the structures in AUGMENTING_PATH.  The space needed is
 710    proportional to the number of nodes in the graph, which is given by
 711    GRAPH_SIZE.  */
 712
 713 static void
 714 init_augmenting_path (augmenting_path_type *augmenting_path, int graph_size)
 715 {
 716   augmenting_path->queue_list.queue = (int *)
 717     xcalloc (graph_size + 2, sizeof (int));
 718   augmenting_path->queue_list.size = graph_size + 2;
 719   augmenting_path->bb_pred = (int *) xcalloc (graph_size, sizeof (int));
 720   augmenting_path->is_visited = (int *) xcalloc (graph_size, sizeof (int));
 721 }
 722
 723 /* Free the structures in AUGMENTING_PATH.  */
 724 static void
 725 free_augmenting_path (augmenting_path_type *augmenting_path)
 726 {
 727   free (augmenting_path->queue_list.queue);
 728   free (augmenting_path->bb_pred);
 729   free (augmenting_path->is_visited);
 730 }
 731
 732
 733 /* Queue routines. Assumes queue will never overflow.  */
 734
 735 static void
 736 init_queue (queue_type *queue_list)
 737 {
 738   gcc_assert (queue_list);
 739   queue_list->head = 0;
 740   queue_list->tail = 0;
 741 }
 742
 743 /* Return true if QUEUE_LIST is empty.  */
 744 static bool
 745 is_empty (queue_type *queue_list)
 746 {
 747   return (queue_list->head == queue_list->tail);
 748 }
 749
 750 /* Insert element X into QUEUE_LIST.  */
 751 static void
 752 enqueue (queue_type *queue_list, int x)
 753 {
 754   gcc_assert (queue_list->tail < queue_list->size);
 755   queue_list->queue[queue_list->tail] = x;
 756   (queue_list->tail)++;
 757 }
 758
 759 /* Return the first element in QUEUE_LIST.  */
 760 static int
 761 dequeue (queue_type *queue_list)
 762 {
 763   int x;
 764   gcc_assert (queue_list->head >= 0);
 765   x = queue_list->queue[queue_list->head];
 766   (queue_list->head)++;
 767   return x;
 768 }
 769
 770
 771 /* Finds a negative cycle in the residual network using
 772    the Bellman-Ford algorithm. The flow on the found cycle is reversed by the
 773    minimum residual capacity of that cycle. ENTRY and EXIT vertices are not
 774    considered.
 775
 776 Parameters:
 777    FIXUP_GRAPH - Residual graph  (input/output)
 778    The following are allocated/freed by the caller:
 779    PI - Vector to hold predecessors in path  (pi = pred index)
 780    D - D[I] holds minimum cost of path from i to sink
 781    CYCLE - Vector to hold the minimum cost cycle
 782
 783 Return:
 784    true if a negative cycle was found, false otherwise.  */
 785
 786 static bool
 787 cancel_negative_cycle (fixup_graph_type *fixup_graph,
 788                        int *pi, gcov_type *d, int *cycle)
 789 {
 790   int i, j, k;
 791   int fnum_vertices, fnum_edges;
 792   fixup_edge_p fedge_list, pfedge, r_pfedge;
 793   bool found_cycle = false;
 794   int cycle_start = 0, cycle_end = 0;
 795   gcov_type sum_cost = 0, cycle_flow = 0;
 796   int new_entry_index;
 797   bool propagated = false;
 798
 799   gcc_assert (fixup_graph);
 800   fnum_vertices = fixup_graph->num_vertices;
 801   fnum_edges = fixup_graph->num_edges;
 802   fedge_list = fixup_graph->edge_list;
 803   new_entry_index = fixup_graph->new_entry_index;
 804
 805   /* Initialize.  */
 806   /* Skip ENTRY.  */
 807   for (i = 1; i < fnum_vertices; i++)
 808     {
 809       d[i] = CAP_INFINITY;
 810       pi[i] = -1;
 811       cycle[i] = -1;
 812     }
 813   d[ENTRY_BLOCK] = 0;
 814
 815   /* Relax.  */
 816   for (k = 1; k < fnum_vertices; k++)
 817   {
 818     propagated = false;
 819     for (i = 0; i < fnum_edges; i++)
 820       {
 821         pfedge = fedge_list + i;
 822         if (pfedge->src == new_entry_index)
 823           continue;
 824         if (pfedge->is_rflow_valid && pfedge->rflow
 825             && d[pfedge->src] != CAP_INFINITY
 826             && (d[pfedge->dest] > d[pfedge->src] + pfedge->cost))
 827           {
 828             d[pfedge->dest] = d[pfedge->src] + pfedge->cost;
 829             pi[pfedge->dest] = pfedge->src;
 830             propagated = true;
 831           }
 832       }
 833     if (!propagated)
 834       break;
 835   }
 836
 837   if (!propagated)
 838   /* No negative cycles exist.  */
 839     return 0;
 840
 841   /* Detect.  */
 842   for (i = 0; i < fnum_edges; i++)
 843     {
 844       pfedge = fedge_list + i;
 845       if (pfedge->src == new_entry_index)
 846         continue;
 847       if (pfedge->is_rflow_valid && pfedge->rflow
 848           && d[pfedge->src] != CAP_INFINITY
 849           && (d[pfedge->dest] > d[pfedge->src] + pfedge->cost))
 850         {
 851           found_cycle = true;
 852           break;
 853         }
 854     }
 855
 856   if (!found_cycle)
 857     return 0;
 858
 859   /* Augment the cycle with the cycle's minimum residual capacity.  */
 860   found_cycle = false;
 861   cycle[0] = pfedge->dest;
 862   j = pfedge->dest;
 863
 864   for (i = 1; i < fnum_vertices; i++)
 865     {
 866       j = pi[j];
 867       cycle[i] = j;
 868       for (k = 0; k < i; k++)
 869         {
 870           if (cycle[k] == j)
 871             {
 872               /* cycle[k] -> ... -> cycle[i].  */
 873               cycle_start = k;
 874               cycle_end = i;
 875               found_cycle = true;
 876               break;
 877             }
 878         }
 879       if (found_cycle)
 880         break;
 881     }
 882
 883   gcc_assert (cycle[cycle_start] == cycle[cycle_end]);
 884   if (dump_file)
 885     fprintf (dump_file, "\nNegative cycle length is %d:\n",
 886              cycle_end - cycle_start);
 887
 888   sum_cost = 0;
 889   cycle_flow = CAP_INFINITY;
 890   for (k = cycle_start; k < cycle_end; k++)
 891     {
 892       pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, cycle[k + 1], cycle[k]);
 893       cycle_flow = MIN (cycle_flow, pfedge->rflow);
 894       sum_cost += pfedge->cost;
 895       if (dump_file)
 896         fprintf (dump_file, "%d ", cycle[k]);
 897     }
 898
 899   if (dump_file)
 900     {
 901       fprintf (dump_file, "%d", cycle[k]);
 902       fprintf (dump_file,
 903                ": (" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ", " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC
 904                ")\n", sum_cost, cycle_flow);
 905       fprintf (dump_file,
 906                "Augment cycle with " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\n",
 907                cycle_flow);
 908     }
 909
 910   for (k = cycle_start; k < cycle_end; k++)
 911     {
 912       pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, cycle[k + 1], cycle[k]);
 913       r_pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, cycle[k], cycle[k + 1]);
 914       pfedge->rflow -= cycle_flow;
 915       if (pfedge->type)
 916         pfedge->flow += cycle_flow;
 917       r_pfedge->rflow += cycle_flow;
 918       if (r_pfedge->type)
 919         r_pfedge->flow -= cycle_flow;
 920     }
 921
 922   return true;
 923 }
 924
 925
 926 /* Computes the residual flow for FIXUP_GRAPH by setting the rflow field of
 927    the edges. ENTRY and EXIT vertices should not be considered.  */
 928
 929 static void
 930 compute_residual_flow (fixup_graph_type *fixup_graph)
 931 {
 932   int i;
 933   int fnum_edges;
 934   fixup_edge_p fedge_list, pfedge;
 935
 936   gcc_assert (fixup_graph);
 937
 938   if (dump_file)
 939     fputs ("\ncompute_residual_flow():\n", dump_file);
 940
 941   fnum_edges = fixup_graph->num_edges;
 942   fedge_list = fixup_graph->edge_list;
 943
 944   for (i = 0; i < fnum_edges; i++)
 945     {
 946       pfedge = fedge_list + i;
 947       pfedge->rflow = pfedge->max_capacity - pfedge->flow;
 948       pfedge->is_rflow_valid = true;
 949       add_rfixup_edge (fixup_graph, pfedge->dest, pfedge->src, pfedge->flow,
 950                        -pfedge->cost);
 951     }
 952 }
 953
 954
 955 /* Uses Edmonds-Karp algorithm - BFS to find augmenting path from SOURCE to
 956    SINK. The fields in the edge vector in the FIXUP_GRAPH are not modified by
 957    this routine. The vector bb_pred in the AUGMENTING_PATH structure is updated
 958    to reflect the path found.
 959    Returns: 0 if no augmenting path is found, 1 otherwise.  */
 960
 961 static int
 962 find_augmenting_path (fixup_graph_type *fixup_graph,
 963                       augmenting_path_type *augmenting_path, int source,
 964                       int sink)
 965 {
 966   int u = 0;
 967   int i;
 968   fixup_vertex_p fvertex_list, pfvertex;
 969   fixup_edge_p pfedge;
 970   int *bb_pred, *is_visited;
 971   queue_type *queue_list;
 972
 973   gcc_assert (augmenting_path);
 974   bb_pred = augmenting_path->bb_pred;
 975   gcc_assert (bb_pred);
 976   is_visited = augmenting_path->is_visited;
 977   gcc_assert (is_visited);
 978   queue_list = &(augmenting_path->queue_list);
 979
 980   gcc_assert (fixup_graph);
 981
 982   fvertex_list = fixup_graph->vertex_list;
 983
 984   for (u = 0; u < fixup_graph->num_vertices; u++)
 985     is_visited[u] = 0;
 986
 987   init_queue (queue_list);
 988   enqueue (queue_list, source);
 989   bb_pred[source] = -1;
 990
 991   while (!is_empty (queue_list))
 992     {
 993       u = dequeue (queue_list);
 994       is_visited[u] = 1;
 995       pfvertex = fvertex_list + u;
 996       for (i = 0; VEC_iterate (fixup_edge_p, pfvertex->succ_edges, i, pfedge);
 997            i++)
 998         {
 999           int dest = pfedge->dest;
1000           if ((pfedge->rflow > 0) && (is_visited[dest] == 0))
1001             {
1002               enqueue (queue_list, dest);
1003               bb_pred[dest] = u;
1004               is_visited[dest] = 1;
1005               if (dest == sink)
1006                 return 1;
1007             }
1008         }
1009     }
1010
1011   return 0;
1012 }
1013
1014
1015 /* Routine to find the maximal flow:
1016    Algorithm:
1017    1. Initialize flow to 0
1018    2. Find an augmenting path form source to sink.
1019    3. Send flow equal to the path's residual capacity along the edges of this path.
1020    4. Repeat steps 2 and 3 until no new augmenting path is found.
1021
1022 Parameters:
1023 SOURCE: index of source vertex (input)
1024 SINK: index of sink vertex    (input)
1025 FIXUP_GRAPH: adjacency matrix representing the graph. The flow of the edges will be
1026              set to have a valid maximal flow by this routine. (input)
1027 Return: Maximum flow possible.  */
1028
1029 static gcov_type
1030 find_max_flow (fixup_graph_type *fixup_graph, int source, int sink)
1031 {
1032   int fnum_edges;
1033   augmenting_path_type augmenting_path;
1034   int *bb_pred;
1035   gcov_type max_flow = 0;
1036   int i, u;
1037   fixup_edge_p fedge_list, pfedge, r_pfedge;
1038
1039   gcc_assert (fixup_graph);
1040
1041   fnum_edges = fixup_graph->num_edges;
1042   fedge_list = fixup_graph->edge_list;
1043
1044   /* Initialize flow to 0.  */
1045   for (i = 0; i < fnum_edges; i++)
1046     {
1047       pfedge = fedge_list + i;
1048       pfedge->flow = 0;
1049     }
1050
1051   compute_residual_flow (fixup_graph);
1052
1053   init_augmenting_path (&augmenting_path, fixup_graph->num_vertices);
1054
1055   bb_pred = augmenting_path.bb_pred;
1056   while (find_augmenting_path (fixup_graph, &augmenting_path, source, sink))
1057     {
1058       /* Determine the amount by which we can increment the flow.  */
1059       gcov_type increment = CAP_INFINITY;
1060       for (u = sink; u != source; u = bb_pred[u])
1061         {
1062           pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, bb_pred[u], u);
1063           increment = MIN (increment, pfedge->rflow);
1064         }
1065       max_flow += increment;
1066
1067       /* Now increment the flow. EXIT vertex index is 1.  */
1068       for (u = sink; u != source; u = bb_pred[u])
1069         {
1070           pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, bb_pred[u], u);
1071           r_pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, u, bb_pred[u]);
1072           if (pfedge->type)
1073             {
1074               /* forward edge.  */
1075               pfedge->flow += increment;
1076               pfedge->rflow -= increment;
1077               r_pfedge->rflow += increment;
1078             }
1079           else
1080             {
1081               /* backward edge.  */
1082               gcc_assert (r_pfedge->type);
1083               r_pfedge->rflow += increment;
1084               r_pfedge->flow -= increment;
1085               pfedge->rflow -= increment;
1086             }
1087         }
1088
1089       if (dump_file)
1090         {
1091           fprintf (dump_file, "\nDump augmenting path:\n");
1092           for (u = sink; u != source; u = bb_pred[u])
1093             {
1094               print_basic_block (dump_file, fixup_graph, u);
1095               fprintf (dump_file, "<-");
1096             }
1097           fprintf (dump_file,
1098                    "ENTRY  (path_capacity=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ")\n",
1099                    increment);
1100           fprintf (dump_file,
1101                    "Network flow is " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ".\n",
1102                    max_flow);
1103         }
1104     }
1105
1106   free_augmenting_path (&augmenting_path);
1107   if (dump_file)
1108     dump_fixup_graph (dump_file, fixup_graph, "After find_max_flow()");
1109   return max_flow;
1110 }
1111
1112
1113 /* Computes the corrected edge and basic block weights using FIXUP_GRAPH
1114    after applying the find_minimum_cost_flow() routine.  */
1115
1116 static void
1117 adjust_cfg_counts (fixup_graph_type *fixup_graph)
1118 {
1119   basic_block bb;
1120   edge e;
1121   edge_iterator ei;
1122   int i, j;
1123   fixup_edge_p pfedge, pfedge_n;
1124
1125   gcc_assert (fixup_graph);
1126
1127   if (dump_file)
1128     fprintf (dump_file, "\nadjust_cfg_counts():\n");
1129
1130   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
1131     {
1132       i = 2 * bb->index;
1133
1134       /* Fixup BB.  */
1135       if (dump_file)
1136         fprintf (dump_file,
1137                  "BB%d: " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "", bb->index, bb->count);
1138
1139       pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, i, i + 1);
1140       if (pfedge->flow)
1141         {
1142           bb->count += pfedge->flow;
1143           if (dump_file)
1144             {
1145               fprintf (dump_file, " + " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "(",
1146                        pfedge->flow);
1147               print_edge (dump_file, fixup_graph, i, i + 1);
1148               fprintf (dump_file, ")");
1149             }
1150         }
1151
1152       pfedge_n =
1153         find_fixup_edge (fixup_graph, i + 1, pfedge->norm_vertex_index);
1154       /* Deduct flow from normalized reverse edge.  */
1155       if (pfedge->norm_vertex_index && pfedge_n->flow)
1156         {
1157           bb->count -= pfedge_n->flow;
1158           if (dump_file)
1159             {
1160               fprintf (dump_file, " - " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "(",
1161                        pfedge_n->flow);
1162               print_edge (dump_file, fixup_graph, i + 1,
1163                           pfedge->norm_vertex_index);
1164               fprintf (dump_file, ")");
1165             }
1166         }
1167       if (dump_file)
1168         fprintf (dump_file, " = " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\n", bb->count);
1169
1170       /* Fixup edge.  */
1171       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1172         {
1173           /* Treat edges with ignore attribute set as if they don't exist.  */
1174           if (EDGE_INFO (e) && EDGE_INFO (e)->ignore)
1175             continue;
1176
1177           j = 2 * e->dest->index;
1178           if (dump_file)
1179             fprintf (dump_file, "%d->%d: " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "",
1180                      bb->index, e->dest->index, e->count);
1181
1182           pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, i + 1, j);
1183
1184           if (bb->index != e->dest->index)
1185             {
1186               /* Non-self edge.  */
1187               if (pfedge->flow)
1188                 {
1189                   e->count += pfedge->flow;
1190                   if (dump_file)
1191                     {
1192                       fprintf (dump_file, " + " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "(",
1193                                pfedge->flow);
1194                       print_edge (dump_file, fixup_graph, i + 1, j);
1195                       fprintf (dump_file, ")");
1196                     }
1197                 }
1198
1199               pfedge_n =
1200                 find_fixup_edge (fixup_graph, j, pfedge->norm_vertex_index);
1201               /* Deduct flow from normalized reverse edge.  */
1202               if (pfedge->norm_vertex_index && pfedge_n->flow)
1203                 {
1204                   e->count -= pfedge_n->flow;
1205                   if (dump_file)
1206                     {
1207                       fprintf (dump_file, " - " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "(",
1208                                pfedge_n->flow);
1209                       print_edge (dump_file, fixup_graph, j,
1210                                   pfedge->norm_vertex_index);
1211                       fprintf (dump_file, ")");
1212                     }
1213                 }
1214             }
1215           else
1216             {
1217               /* Handle self edges. Self edge is split with a normalization
1218                  vertex. Here i=j.  */
1219               pfedge = find_fixup_edge (fixup_graph, j, i + 1);
1220               pfedge_n =
1221                 find_fixup_edge (fixup_graph, i + 1, pfedge->norm_vertex_index);
1222               e->count += pfedge_n->flow;
1223               bb->count += pfedge_n->flow;
1224               if (dump_file)
1225                 {
1226                   fprintf (dump_file, "(self edge)");
1227                   fprintf (dump_file, " + " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "(",
1228                            pfedge_n->flow);
1229                   print_edge (dump_file, fixup_graph, i + 1,
1230                               pfedge->norm_vertex_index);
1231                   fprintf (dump_file, ")");
1232                 }
1233             }
1234
1235           if (bb->count)
1236             e->probability = REG_BR_PROB_BASE * e->count / bb->count;
1237           if (dump_file)
1238             fprintf (dump_file, " = " HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\t(%.1f%%)\n",
1239                      e->count, e->probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
1240         }
1241     }
1242
1243   ENTRY_BLOCK_PTR->count = sum_edge_counts (ENTRY_BLOCK_PTR->succs);
1244   EXIT_BLOCK_PTR->count = sum_edge_counts (EXIT_BLOCK_PTR->preds);
1245
1246   /* Compute edge probabilities.  */
1247   FOR_ALL_BB (bb)
1248     {
1249       if (bb->count)
1250         {
1251           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1252             e->probability = REG_BR_PROB_BASE * e->count / bb->count;
1253         }
1254       else
1255         {
1256           int total = 0;
1257           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1258             if (!(e->flags & (EDGE_COMPLEX | EDGE_FAKE)))
1259               total++;
1260           if (total)
1261             {
1262               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1263                 {
1264                   if (!(e->flags & (EDGE_COMPLEX | EDGE_FAKE)))
1265                     e->probability = REG_BR_PROB_BASE / total;
1266                   else
1267                     e->probability = 0;
1268                 }
1269             }
1270           else
1271             {
1272               total += EDGE_COUNT (bb->succs);
1273               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1274                   e->probability = REG_BR_PROB_BASE / total;
1275             }
1276         }
1277     }
1278
1279   if (dump_file)
1280     {
1281       fprintf (dump_file, "\nCheck %s() CFG flow conservation:\n",
1282            lang_hooks.decl_printable_name (current_function_decl, 2));
1283       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb, EXIT_BLOCK_PTR, next_bb)
1284         {
1285           if ((bb->count != sum_edge_counts (bb->preds))
1286                || (bb->count != sum_edge_counts (bb->succs)))
1287             {
1288               fprintf (dump_file,
1289                        "BB%d(" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC ")  **INVALID**: ",
1290                        bb->index, bb->count);
1291               fprintf (stderr,
1292                        "******** BB%d(" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC
1293                        ")  **INVALID**: \n", bb->index, bb->count);
1294               fprintf (dump_file, "in_edges=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC " ",
1295                        sum_edge_counts (bb->preds));
1296               fprintf (dump_file, "out_edges=" HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC "\n",
1297                        sum_edge_counts (bb->succs));
1298             }
1299          }
1300     }
1301 }
1302
1303
1304 /* Implements the negative cycle canceling algorithm to compute a minimum cost
1305    flow.
1306 Algorithm:
1307 1. Find maximal flow.
1308 2. Form residual network
1309 3. Repeat:
1310   While G contains a negative cost cycle C, reverse the flow on the found cycle
1311   by the minimum residual capacity in that cycle.
1312 4. Form the minimal cost flow
1313   f(u,v) = rf(v, u)
1314 Input:
1315   FIXUP_GRAPH - Initial fixup graph.
1316   The flow field is modified to represent the minimum cost flow.  */
1317
1318 static void
1319 find_minimum_cost_flow (fixup_graph_type *fixup_graph)
1320 {
1321   /* Holds the index of predecessor in path.  */
1322   int *pred;
1323   /* Used to hold the minimum cost cycle.  */
1324   int *cycle;
1325   /* Used to record the number of iterations of cancel_negative_cycle.  */
1326   int iteration;
1327   /* Vector d[i] holds the minimum cost of path from i to sink.  */
1328   gcov_type *d;
1329   int fnum_vertices;
1330   int new_exit_index;
1331   int new_entry_index;
1332
1333   gcc_assert (fixup_graph);
1334   fnum_vertices = fixup_graph->num_vertices;
1335   new_exit_index = fixup_graph->new_exit_index;
1336   new_entry_index = fixup_graph->new_entry_index;
1337
1338   find_max_flow (fixup_graph, new_entry_index, new_exit_index);
1339
1340   /* Initialize the structures for find_negative_cycle().  */
1341   pred = (int *) xcalloc (fnum_vertices, sizeof (int));
1342   d = (gcov_type *) xcalloc (fnum_vertices, sizeof (gcov_type));
1343   cycle = (int *) xcalloc (fnum_vertices, sizeof (int));
1344
1345   /* Repeatedly find and cancel negative cost cycles, until
1346      no more negative cycles exist. This also updates the flow field
1347      to represent the minimum cost flow so far.  */
1348   iteration = 0;
1349   while (cancel_negative_cycle (fixup_graph, pred, d, cycle))
1350     {
1351       iteration++;
1352       if (iteration > MAX_ITER (fixup_graph->num_vertices,
1353                                 fixup_graph->num_edges))
1354         break;
1355     }
1356
1357   if (dump_file)
1358     dump_fixup_graph (dump_file, fixup_graph,
1359                       "After find_minimum_cost_flow()");
1360
1361   /* Cleanup structures.  */
1362   free (pred);
1363   free (d);
1364   free (cycle);
1365 }
1366
1367
1368 /* Compute the sum of the edge counts in TO_EDGES.  */
1369
1370 gcov_type
1371 sum_edge_counts (VEC (edge, gc) *to_edges)
1372 {
1373   gcov_type sum = 0;
1374   edge e;
1375   edge_iterator ei;
1376
1377   FOR_EACH_EDGE (e, ei, to_edges)
1378     {
1379       if (EDGE_INFO (e) && EDGE_INFO (e)->ignore)
1380         continue;
1381       sum += e->count;
1382     }
1383   return sum;
1384 }
1385
1386
1387 /* Main routine. Smoothes the intial assigned basic block and edge counts using
1388    a minimum cost flow algorithm, to ensure that the flow consistency rule is
1389    obeyed: sum of outgoing edges = sum of incoming edges for each basic
1390    block.  */
1391
1392 void
1393 mcf_smooth_cfg (void)
1394 {
1395   fixup_graph_type fixup_graph;
1396   memset (&fixup_graph, 0, sizeof (fixup_graph));
1397   create_fixup_graph (&fixup_graph);
1398   find_minimum_cost_flow (&fixup_graph);
1399   adjust_cfg_counts (&fixup_graph);
1400   delete_fixup_graph (&fixup_graph);
1401 }