OSDN Git Service

2010-07-05 Richard Guenther <rguenther@suse.de>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / predict.c
1 /* Branch prediction routines for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* References:
22
23    [1] "Branch Prediction for Free"
24        Ball and Larus; PLDI '93.
25    [2] "Static Branch Frequency and Program Profile Analysis"
26        Wu and Larus; MICRO-27.
27    [3] "Corpus-based Static Branch Prediction"
28        Calder, Grunwald, Lindsay, Martin, Mozer, and Zorn; PLDI '95.  */
29
30
31 #include "config.h"
32 #include "system.h"
33 #include "coretypes.h"
34 #include "tm.h"
35 #include "tree.h"
36 #include "rtl.h"
37 #include "tm_p.h"
38 #include "hard-reg-set.h"
39 #include "basic-block.h"
40 #include "insn-config.h"
41 #include "regs.h"
42 #include "flags.h"
43 #include "output.h"
44 #include "function.h"
45 #include "except.h"
46 #include "toplev.h"
47 #include "recog.h"
48 #include "expr.h"
49 #include "predict.h"
50 #include "coverage.h"
51 #include "sreal.h"
52 #include "params.h"
53 #include "target.h"
54 #include "cfgloop.h"
55 #include "tree-flow.h"
56 #include "ggc.h"
57 #include "tree-dump.h"
58 #include "tree-pass.h"
59 #include "timevar.h"
60 #include "tree-scalar-evolution.h"
61 #include "cfgloop.h"
62 #include "pointer-set.h"
63
64 /* real constants: 0, 1, 1-1/REG_BR_PROB_BASE, REG_BR_PROB_BASE,
65                    1/REG_BR_PROB_BASE, 0.5, BB_FREQ_MAX.  */
66 static sreal real_zero, real_one, real_almost_one, real_br_prob_base,
67              real_inv_br_prob_base, real_one_half, real_bb_freq_max;
68
69 /* Random guesstimation given names.
70    PROV_VERY_UNLIKELY should be small enough so basic block predicted
71    by it gets bellow HOT_BB_FREQUENCY_FRANCTION.  */
72 #define PROB_VERY_UNLIKELY      (REG_BR_PROB_BASE / 2000 - 1)
73 #define PROB_EVEN               (REG_BR_PROB_BASE / 2)
74 #define PROB_VERY_LIKELY        (REG_BR_PROB_BASE - PROB_VERY_UNLIKELY)
75 #define PROB_ALWAYS             (REG_BR_PROB_BASE)
76
77 static void combine_predictions_for_insn (rtx, basic_block);
78 static void dump_prediction (FILE *, enum br_predictor, int, basic_block, int);
79 static void predict_paths_leading_to (basic_block, enum br_predictor, enum prediction);
80 static void choose_function_section (void);
81 static bool can_predict_insn_p (const_rtx);
82
83 /* Information we hold about each branch predictor.
84    Filled using information from predict.def.  */
85
86 struct predictor_info
87 {
88   const char *const name;       /* Name used in the debugging dumps.  */
89   const int hitrate;            /* Expected hitrate used by
90                                    predict_insn_def call.  */
91   const int flags;
92 };
93
94 /* Use given predictor without Dempster-Shaffer theory if it matches
95    using first_match heuristics.  */
96 #define PRED_FLAG_FIRST_MATCH 1
97
98 /* Recompute hitrate in percent to our representation.  */
99
100 #define HITRATE(VAL) ((int) ((VAL) * REG_BR_PROB_BASE + 50) / 100)
101
102 #define DEF_PREDICTOR(ENUM, NAME, HITRATE, FLAGS) {NAME, HITRATE, FLAGS},
103 static const struct predictor_info predictor_info[]= {
104 #include "predict.def"
105
106   /* Upper bound on predictors.  */
107   {NULL, 0, 0}
108 };
109 #undef DEF_PREDICTOR
110
111 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
112
113 static inline bool
114 maybe_hot_frequency_p (int freq)
115 {
116   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
117   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
118     {
119       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
120         return false;
121       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
122         return true;
123     }
124   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
125     return true;
126   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
127       && freq <= (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * 2 / 3))
128     return false;
129   if (freq < BB_FREQ_MAX / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION))
130     return false;
131   return true;
132 }
133
134 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
135
136 static inline bool
137 maybe_hot_count_p (gcov_type count)
138 {
139   if (profile_status != PROFILE_READ)
140     return true;
141   /* Code executed at most once is not hot.  */
142   if (profile_info->runs >= count)
143     return false;
144   return (count
145           > profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION));
146 }
147
148 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
149    for maximal performance.  */
150
151 bool
152 maybe_hot_bb_p (const_basic_block bb)
153 {
154   if (profile_status == PROFILE_READ)
155     return maybe_hot_count_p (bb->count);
156   return maybe_hot_frequency_p (bb->frequency);
157 }
158
159 /* Return true if the call can be hot.  */
160
161 bool
162 cgraph_maybe_hot_edge_p (struct cgraph_edge *edge)
163 {
164   if (profile_info && flag_branch_probabilities
165       && (edge->count
166           <= profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION)))
167     return false;
168   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
169       || edge->callee->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
170     return false;
171   if (edge->caller->frequency > NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
172       && edge->callee->frequency <= NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE)
173     return false;
174   if (optimize_size)
175     return false;
176   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
177     return true;
178   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
179       && edge->frequency < CGRAPH_FREQ_BASE * 3 / 2)
180     return false;
181   if (flag_guess_branch_prob
182       && edge->frequency <= (CGRAPH_FREQ_BASE
183                              / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION)))
184     return false;
185   return true;
186 }
187
188 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
189    for maximal performance.  */
190
191 bool
192 maybe_hot_edge_p (edge e)
193 {
194   if (profile_status == PROFILE_READ)
195     return maybe_hot_count_p (e->count);
196   return maybe_hot_frequency_p (EDGE_FREQUENCY (e));
197 }
198
199 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
200 bool
201 probably_never_executed_bb_p (const_basic_block bb)
202 {
203   if (profile_info && flag_branch_probabilities)
204     return ((bb->count + profile_info->runs / 2) / profile_info->runs) == 0;
205   if ((!profile_info || !flag_branch_probabilities)
206       && cgraph_node (current_function_decl)->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
207     return true;
208   return false;
209 }
210
211 /* Return true when current function should always be optimized for size.  */
212
213 bool
214 optimize_function_for_size_p (struct function *fun)
215 {
216   return (optimize_size
217           || (fun && fun->decl
218               && (cgraph_node (fun->decl)->frequency
219                   == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)));
220 }
221
222 /* Return true when current function should always be optimized for speed.  */
223
224 bool
225 optimize_function_for_speed_p (struct function *fun)
226 {
227   return !optimize_function_for_size_p (fun);
228 }
229
230 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
231
232 bool
233 optimize_bb_for_size_p (const_basic_block bb)
234 {
235   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_bb_p (bb);
236 }
237
238 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
239
240 bool
241 optimize_bb_for_speed_p (const_basic_block bb)
242 {
243   return !optimize_bb_for_size_p (bb);
244 }
245
246 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
247
248 bool
249 optimize_edge_for_size_p (edge e)
250 {
251   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_edge_p (e);
252 }
253
254 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
255
256 bool
257 optimize_edge_for_speed_p (edge e)
258 {
259   return !optimize_edge_for_size_p (e);
260 }
261
262 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
263
264 bool
265 optimize_insn_for_size_p (void)
266 {
267   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !crtl->maybe_hot_insn_p;
268 }
269
270 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
271
272 bool
273 optimize_insn_for_speed_p (void)
274 {
275   return !optimize_insn_for_size_p ();
276 }
277
278 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for size.  */
279
280 bool
281 optimize_loop_for_size_p (struct loop *loop)
282 {
283   return optimize_bb_for_size_p (loop->header);
284 }
285
286 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for speed.  */
287
288 bool
289 optimize_loop_for_speed_p (struct loop *loop)
290 {
291   return optimize_bb_for_speed_p (loop->header);
292 }
293
294 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for speed.  */
295
296 bool
297 optimize_loop_nest_for_speed_p (struct loop *loop)
298 {
299   struct loop *l = loop;
300   if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
301     return true;
302   l = loop->inner;
303   while (l && l != loop)
304     {
305       if (optimize_loop_for_speed_p (l))
306         return true;
307       if (l->inner)
308         l = l->inner;
309       else if (l->next)
310         l = l->next;
311       else
312         {
313           while (l != loop && !l->next)
314             l = loop_outer (l);
315           if (l != loop)
316             l = l->next;
317         }
318     }
319   return false;
320 }
321
322 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for size.  */
323
324 bool
325 optimize_loop_nest_for_size_p (struct loop *loop)
326 {
327   return !optimize_loop_nest_for_speed_p (loop);
328 }
329
330 /* Return true when edge E is likely to be well predictable by branch
331    predictor.  */
332
333 bool
334 predictable_edge_p (edge e)
335 {
336   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
337     return false;
338   if ((e->probability
339        <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100)
340       || (REG_BR_PROB_BASE - e->probability
341           <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100))
342     return true;
343   return false;
344 }
345
346
347 /* Set RTL expansion for BB profile.  */
348
349 void
350 rtl_profile_for_bb (basic_block bb)
351 {
352   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_bb_p (bb);
353 }
354
355 /* Set RTL expansion for edge profile.  */
356
357 void
358 rtl_profile_for_edge (edge e)
359 {
360   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_edge_p (e);
361 }
362
363 /* Set RTL expansion to default mode (i.e. when profile info is not known).  */
364 void
365 default_rtl_profile (void)
366 {
367   crtl->maybe_hot_insn_p = true;
368 }
369
370 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
371    PREDICTOR.  */
372
373 bool
374 rtl_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
375 {
376   rtx note;
377   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
378     return false;
379   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
380     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
381         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
382       return true;
383   return false;
384 }
385
386 /* This map contains for a basic block the list of predictions for the
387    outgoing edges.  */
388
389 static struct pointer_map_t *bb_predictions;
390
391 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
392    PREDICTOR.  */
393
394 bool
395 gimple_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
396 {
397   struct edge_prediction *i;
398   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
399
400   if (!preds)
401     return false;
402
403   for (i = (struct edge_prediction *) *preds; i; i = i->ep_next)
404     if (i->ep_predictor == predictor)
405       return true;
406   return false;
407 }
408
409 /* Return true when the probability of edge is reliable.
410
411    The profile guessing code is good at predicting branch outcome (ie.
412    taken/not taken), that is predicted right slightly over 75% of time.
413    It is however notoriously poor on predicting the probability itself.
414    In general the profile appear a lot flatter (with probabilities closer
415    to 50%) than the reality so it is bad idea to use it to drive optimization
416    such as those disabling dynamic branch prediction for well predictable
417    branches.
418
419    There are two exceptions - edges leading to noreturn edges and edges
420    predicted by number of iterations heuristics are predicted well.  This macro
421    should be able to distinguish those, but at the moment it simply check for
422    noreturn heuristic that is only one giving probability over 99% or bellow
423    1%.  In future we might want to propagate reliability information across the
424    CFG if we find this information useful on multiple places.   */
425 static bool
426 probability_reliable_p (int prob)
427 {
428   return (profile_status == PROFILE_READ
429           || (profile_status == PROFILE_GUESSED
430               && (prob <= HITRATE (1) || prob >= HITRATE (99))));
431 }
432
433 /* Same predicate as above, working on edges.  */
434 bool
435 edge_probability_reliable_p (const_edge e)
436 {
437   return probability_reliable_p (e->probability);
438 }
439
440 /* Same predicate as edge_probability_reliable_p, working on notes.  */
441 bool
442 br_prob_note_reliable_p (const_rtx note)
443 {
444   gcc_assert (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB);
445   return probability_reliable_p (INTVAL (XEXP (note, 0)));
446 }
447
448 static void
449 predict_insn (rtx insn, enum br_predictor predictor, int probability)
450 {
451   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
452   if (!flag_guess_branch_prob)
453     return;
454
455   add_reg_note (insn, REG_BR_PRED,
456                 gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
457                                 GEN_INT ((int) predictor),
458                                 GEN_INT ((int) probability)));
459 }
460
461 /* Predict insn by given predictor.  */
462
463 void
464 predict_insn_def (rtx insn, enum br_predictor predictor,
465                   enum prediction taken)
466 {
467    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
468
469    if (taken != TAKEN)
470      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
471
472    predict_insn (insn, predictor, probability);
473 }
474
475 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
476
477 void
478 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
479 {
480   rtx last_insn;
481   last_insn = BB_END (e->src);
482
483   /* We can store the branch prediction information only about
484      conditional jumps.  */
485   if (!any_condjump_p (last_insn))
486     return;
487
488   /* We always store probability of branching.  */
489   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
490     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
491
492   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
493 }
494
495 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
496 void
497 gimple_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
498 {
499   gcc_assert (profile_status != PROFILE_GUESSED);
500   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1)
501       && flag_guess_branch_prob && optimize)
502     {
503       struct edge_prediction *i = XNEW (struct edge_prediction);
504       void **preds = pointer_map_insert (bb_predictions, e->src);
505
506       i->ep_next = (struct edge_prediction *) *preds;
507       *preds = i;
508       i->ep_probability = probability;
509       i->ep_predictor = predictor;
510       i->ep_edge = e;
511     }
512 }
513
514 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
515    to edge E.  */
516 void
517 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
518 {
519   void **preds;
520
521   if (!bb_predictions)
522     return;
523
524   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, e->src);
525
526   if (preds)
527     {
528       struct edge_prediction **prediction = (struct edge_prediction **) preds;
529       struct edge_prediction *next;
530
531       while (*prediction)
532         {
533           if ((*prediction)->ep_edge == e)
534             {
535               next = (*prediction)->ep_next;
536               free (*prediction);
537               *prediction = next;
538             }
539           else
540             prediction = &((*prediction)->ep_next);
541         }
542     }
543 }
544
545 /* Clears the list of predictions stored for BB.  */
546
547 static void
548 clear_bb_predictions (basic_block bb)
549 {
550   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
551   struct edge_prediction *pred, *next;
552
553   if (!preds)
554     return;
555
556   for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = next)
557     {
558       next = pred->ep_next;
559       free (pred);
560     }
561   *preds = NULL;
562 }
563
564 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
565    At the moment we represent predictions only on conditional
566    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
567 static bool
568 can_predict_insn_p (const_rtx insn)
569 {
570   return (JUMP_P (insn)
571           && any_condjump_p (insn)
572           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
573 }
574
575 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
576
577 void
578 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
579                   enum prediction taken)
580 {
581    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
582
583    if (taken != TAKEN)
584      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
585
586    predict_edge (e, predictor, probability);
587 }
588
589 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
590    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
591
592 void
593 invert_br_probabilities (rtx insn)
594 {
595   rtx note;
596
597   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
598     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
599       XEXP (note, 0) = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (note, 0)));
600     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
601       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
602         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
603 }
604
605 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
606
607 static void
608 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
609                  basic_block bb, int used)
610 {
611   edge e;
612   edge_iterator ei;
613
614   if (!file)
615     return;
616
617   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
618     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
619       break;
620
621   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
622            predictor_info[predictor].name,
623            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
624
625   if (bb->count)
626     {
627       fprintf (file, "  exec ");
628       fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, bb->count);
629       if (e)
630         {
631           fprintf (file, " hit ");
632           fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, e->count);
633           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
634         }
635     }
636
637   fprintf (file, "\n");
638 }
639
640 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
641    evenly and hope for the best.  */
642 static void
643 set_even_probabilities (basic_block bb)
644 {
645   int nedges = 0;
646   edge e;
647   edge_iterator ei;
648
649   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
650     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
651       nedges ++;
652   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
653     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
654       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
655     else
656       e->probability = 0;
657 }
658
659 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
660    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
661
662 static void
663 combine_predictions_for_insn (rtx insn, basic_block bb)
664 {
665   rtx prob_note;
666   rtx *pnote;
667   rtx note;
668   int best_probability = PROB_EVEN;
669   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
670   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
671   int d;
672   bool first_match = false;
673   bool found = false;
674
675   if (!can_predict_insn_p (insn))
676     {
677       set_even_probabilities (bb);
678       return;
679     }
680
681   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
682   pnote = &REG_NOTES (insn);
683   if (dump_file)
684     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
685              bb->index);
686
687   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
688      by predictor with smallest index.  */
689   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
690     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
691       {
692         enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
693                                        INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)));
694         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
695
696         found = true;
697         if (best_predictor > predictor)
698           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
699
700         d = (combined_probability * probability
701              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
702              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
703
704         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
705         if (d == 0)
706           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
707           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
708         else
709           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
710                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
711       }
712
713   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
714      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
715      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
716
717   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
718     first_match = true;
719
720   if (!found)
721     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
722                      combined_probability, bb, true);
723   else
724     {
725       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
726                        bb, !first_match);
727       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
728                        bb, first_match);
729     }
730
731   if (first_match)
732     combined_probability = best_probability;
733   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
734
735   while (*pnote)
736     {
737       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
738         {
739           enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
740                                          INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0)));
741           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
742
743           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
744                            !first_match || best_predictor == predictor);
745           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
746         }
747       else
748         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
749     }
750
751   if (!prob_note)
752     {
753       add_reg_note (insn, REG_BR_PROB, GEN_INT (combined_probability));
754
755       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
756          conditional jump.  */
757       if (!single_succ_p (bb))
758         {
759           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
760           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
761             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
762         }
763     }
764   else if (!single_succ_p (bb))
765     {
766       int prob = INTVAL (XEXP (prob_note, 0));
767
768       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
769       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
770     }
771   else
772     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
773 }
774
775 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
776    Remove now useless prediction entries.  */
777
778 static void
779 combine_predictions_for_bb (basic_block bb)
780 {
781   int best_probability = PROB_EVEN;
782   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
783   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
784   int d;
785   bool first_match = false;
786   bool found = false;
787   struct edge_prediction *pred;
788   int nedges = 0;
789   edge e, first = NULL, second = NULL;
790   edge_iterator ei;
791   void **preds;
792
793   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
794     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
795       {
796         nedges ++;
797         if (first && !second)
798           second = e;
799         if (!first)
800           first = e;
801       }
802
803   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy.
804
805      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
806      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
807      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
808      this later.  */
809   if (nedges != 2)
810     {
811       if (!bb->count)
812         set_even_probabilities (bb);
813       clear_bb_predictions (bb);
814       if (dump_file)
815         fprintf (dump_file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
816                  nedges, bb->index);
817       return;
818     }
819
820   if (dump_file)
821     fprintf (dump_file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
822
823   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
824   if (preds)
825     {
826       /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
827          by predictor with smallest index.  */
828       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
829         {
830           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
831           int probability = pred->ep_probability;
832
833           if (pred->ep_edge != first)
834             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
835
836           found = true;
837           /* First match heuristics would be widly confused if we predicted
838              both directions.  */
839           if (best_predictor > predictor)
840             {
841               struct edge_prediction *pred2;
842               int prob = probability;
843
844               for (pred2 = (struct edge_prediction *) *preds; pred2; pred2 = pred2->ep_next)
845                if (pred2 != pred && pred2->ep_predictor == pred->ep_predictor)
846                  {
847                    int probability2 = pred->ep_probability;
848
849                    if (pred2->ep_edge != first)
850                      probability2 = REG_BR_PROB_BASE - probability2;
851
852                    if ((probability < REG_BR_PROB_BASE / 2) !=
853                        (probability2 < REG_BR_PROB_BASE / 2))
854                      break;
855
856                    /* If the same predictor later gave better result, go for it! */
857                    if ((probability >= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 > probability))
858                        || (probability <= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 < probability)))
859                      prob = probability2;
860                  }
861               if (!pred2)
862                 best_probability = prob, best_predictor = predictor;
863             }
864
865           d = (combined_probability * probability
866                + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
867                * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
868
869           /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
870           if (d == 0)
871             /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
872             combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
873           else
874             combined_probability = (((double) combined_probability)
875                                     * probability
876                                     * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
877         }
878     }
879
880   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
881      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
882      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
883
884   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
885     first_match = true;
886
887   if (!found)
888     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
889   else
890     {
891       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
892                        !first_match);
893       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
894                        first_match);
895     }
896
897   if (first_match)
898     combined_probability = best_probability;
899   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
900
901   if (preds)
902     {
903       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
904         {
905           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
906           int probability = pred->ep_probability;
907
908           if (pred->ep_edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
909             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
910           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
911                            !first_match || best_predictor == predictor);
912         }
913     }
914   clear_bb_predictions (bb);
915
916   if (!bb->count)
917     {
918       first->probability = combined_probability;
919       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
920     }
921 }
922
923 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.  */
924
925 static void
926 predict_loops (void)
927 {
928   loop_iterator li;
929   struct loop *loop;
930
931   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
932      natural loop.  */
933   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
934     {
935       basic_block bb, *bbs;
936       unsigned j, n_exits;
937       VEC (edge, heap) *exits;
938       struct tree_niter_desc niter_desc;
939       edge ex;
940
941       exits = get_loop_exit_edges (loop);
942       n_exits = VEC_length (edge, exits);
943
944       for (j = 0; VEC_iterate (edge, exits, j, ex); j++)
945         {
946           tree niter = NULL;
947           HOST_WIDE_INT nitercst;
948           int max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_PREDICTED_ITERATIONS);
949           int probability;
950           enum br_predictor predictor;
951
952           if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
953             niter = niter_desc.niter;
954           if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
955             niter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
956
957           if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
958             {
959               if (host_integerp (niter, 1)
960                   && compare_tree_int (niter, max-1) == -1)
961                 nitercst = tree_low_cst (niter, 1) + 1;
962               else
963                 nitercst = max;
964               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS;
965             }
966           /* If we have just one exit and we can derive some information about
967              the number of iterations of the loop from the statements inside
968              the loop, use it to predict this exit.  */
969           else if (n_exits == 1)
970             {
971               nitercst = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
972               if (nitercst < 0)
973                 continue;
974               if (nitercst > max)
975                 nitercst = max;
976
977               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED;
978             }
979           else
980             continue;
981
982           probability = ((REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst);
983           predict_edge (ex, predictor, probability);
984         }
985       VEC_free (edge, heap, exits);
986
987       bbs = get_loop_body (loop);
988
989       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
990         {
991           int header_found = 0;
992           edge e;
993           edge_iterator ei;
994
995           bb = bbs[j];
996
997           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
998              statements construct loops via "non-loop" constructs
999              in the source language and are better to be handled
1000              separately.  */
1001           if (predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
1002             continue;
1003
1004           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
1005              loop's head as taken.  */
1006           if (bb == loop->latch)
1007             {
1008               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1009               if (e)
1010                 {
1011                   header_found = 1;
1012                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
1013                 }
1014             }
1015
1016           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
1017              conditional has no loop header successors as not taken.  */
1018           if (!header_found
1019               /* If we already used more reliable loop exit predictors, do not
1020                  bother with PRED_LOOP_EXIT.  */
1021               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1022               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS))
1023             {
1024               /* For loop with many exits we don't want to predict all exits
1025                  with the pretty large probability, because if all exits are
1026                  considered in row, the loop would be predicted to iterate
1027                  almost never.  The code to divide probability by number of
1028                  exits is very rough.  It should compute the number of exits
1029                  taken in each patch through function (not the overall number
1030                  of exits that might be a lot higher for loops with wide switch
1031                  statements in them) and compute n-th square root.
1032
1033                  We limit the minimal probability by 2% to avoid
1034                  EDGE_PROBABILITY_RELIABLE from trusting the branch prediction
1035                  as this was causing regression in perl benchmark containing such
1036                  a wide loop.  */
1037
1038               int probability = ((REG_BR_PROB_BASE
1039                                   - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
1040                                  / n_exits);
1041               if (probability < HITRATE (2))
1042                 probability = HITRATE (2);
1043               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1044                 if (e->dest->index < NUM_FIXED_BLOCKS
1045                     || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1046                   predict_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, probability);
1047             }
1048         }
1049
1050       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
1051       free (bbs);
1052     }
1053 }
1054
1055 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
1056    properties.  */
1057 static void
1058 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
1059 {
1060   rtx last_insn = BB_END (bb);
1061   rtx cond;
1062
1063   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
1064     return;
1065   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
1066   if (! cond)
1067     return;
1068
1069   /* Try "pointer heuristic."
1070      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1071      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1072   if (COMPARISON_P (cond)
1073       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
1074           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
1075     {
1076       if (GET_CODE (cond) == EQ)
1077         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
1078       else if (GET_CODE (cond) == NE)
1079         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
1080     }
1081   else
1082
1083   /* Try "opcode heuristic."
1084      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1085      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1086      about signed comparisons against zero.  */
1087     switch (GET_CODE (cond))
1088       {
1089       case CONST_INT:
1090         /* Unconditional branch.  */
1091         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
1092                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1093         break;
1094
1095       case EQ:
1096       case UNEQ:
1097         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1098            unpredictable way because of special role of = tests in
1099            FP code.  */
1100         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1101           ;
1102         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1103            nothing useful to predict about them.  */
1104         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1105                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1106           ;
1107         else
1108           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1109         break;
1110
1111       case NE:
1112       case LTGT:
1113         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1114            unpredictable way because of special role of = tests in
1115            FP code.  */
1116         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1117           ;
1118         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1119            nothing useful to predict about them.  */
1120         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1121                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1122           ;
1123         else
1124           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1125         break;
1126
1127       case ORDERED:
1128         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
1129         break;
1130
1131       case UNORDERED:
1132         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1133         break;
1134
1135       case LE:
1136       case LT:
1137         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1138             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1139           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1140         break;
1141
1142       case GE:
1143       case GT:
1144         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1145             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1146           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1147         break;
1148
1149       default:
1150         break;
1151       }
1152 }
1153
1154 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
1155 void
1156 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
1157 {
1158   bb_estimate_probability_locally (bb);
1159   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
1160 }
1161 \f
1162 static tree expr_expected_value (tree, bitmap);
1163
1164 /* Helper function for expr_expected_value.  */
1165
1166 static tree
1167 expr_expected_value_1 (tree type, tree op0, enum tree_code code, tree op1, bitmap visited)
1168 {
1169   gimple def;
1170
1171   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1172     {
1173       if (TREE_CONSTANT (op0))
1174         return op0;
1175
1176       if (code != SSA_NAME)
1177         return NULL_TREE;
1178
1179       def = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
1180
1181       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
1182       if (bitmap_bit_p (visited, SSA_NAME_VERSION (op0)))
1183         return NULL;
1184       bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (op0));
1185
1186       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI)
1187         {
1188           /* All the arguments of the PHI node must have the same constant
1189              length.  */
1190           int i, n = gimple_phi_num_args (def);
1191           tree val = NULL, new_val;
1192
1193           for (i = 0; i < n; i++)
1194             {
1195               tree arg = PHI_ARG_DEF (def, i);
1196
1197               /* If this PHI has itself as an argument, we cannot
1198                  determine the string length of this argument.  However,
1199                  if we can find an expected constant value for the other
1200                  PHI args then we can still be sure that this is
1201                  likely a constant.  So be optimistic and just
1202                  continue with the next argument.  */
1203               if (arg == PHI_RESULT (def))
1204                 continue;
1205
1206               new_val = expr_expected_value (arg, visited);
1207               if (!new_val)
1208                 return NULL;
1209               if (!val)
1210                 val = new_val;
1211               else if (!operand_equal_p (val, new_val, false))
1212                 return NULL;
1213             }
1214           return val;
1215         }
1216       if (is_gimple_assign (def))
1217         {
1218           if (gimple_assign_lhs (def) != op0)
1219             return NULL;
1220
1221           return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (def)),
1222                                         gimple_assign_rhs1 (def),
1223                                         gimple_assign_rhs_code (def),
1224                                         gimple_assign_rhs2 (def),
1225                                         visited);
1226         }
1227
1228       if (is_gimple_call (def))
1229         {
1230           tree decl = gimple_call_fndecl (def);
1231           if (!decl)
1232             return NULL;
1233           if (DECL_BUILT_IN_CLASS (decl) == BUILT_IN_NORMAL
1234               && DECL_FUNCTION_CODE (decl) == BUILT_IN_EXPECT)
1235             {
1236               tree val;
1237
1238               if (gimple_call_num_args (def) != 2)
1239                 return NULL;
1240               val = gimple_call_arg (def, 0);
1241               if (TREE_CONSTANT (val))
1242                 return val;
1243               return gimple_call_arg (def, 1);
1244             }
1245         }
1246
1247       return NULL;
1248     }
1249
1250   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_BINARY_RHS)
1251     {
1252       tree res;
1253       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1254       if (!op0)
1255         return NULL;
1256       op1 = expr_expected_value (op1, visited);
1257       if (!op1)
1258         return NULL;
1259       res = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1260       if (TREE_CONSTANT (res))
1261         return res;
1262       return NULL;
1263     }
1264   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_UNARY_RHS)
1265     {
1266       tree res;
1267       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1268       if (!op0)
1269         return NULL;
1270       res = fold_build1 (code, type, op0);
1271       if (TREE_CONSTANT (res))
1272         return res;
1273       return NULL;
1274     }
1275   return NULL;
1276 }
1277
1278 /* Return constant EXPR will likely have at execution time, NULL if unknown.
1279    The function is used by builtin_expect branch predictor so the evidence
1280    must come from this construct and additional possible constant folding.
1281
1282    We may want to implement more involved value guess (such as value range
1283    propagation based prediction), but such tricks shall go to new
1284    implementation.  */
1285
1286 static tree
1287 expr_expected_value (tree expr, bitmap visited)
1288 {
1289   enum tree_code code;
1290   tree op0, op1;
1291
1292   if (TREE_CONSTANT (expr))
1293     return expr;
1294
1295   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1296   return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (expr),
1297                                 op0, code, op1, visited);
1298 }
1299
1300 \f
1301 /* Get rid of all builtin_expect calls and GIMPLE_PREDICT statements
1302    we no longer need.  */
1303 static unsigned int
1304 strip_predict_hints (void)
1305 {
1306   basic_block bb;
1307   gimple ass_stmt;
1308   tree var;
1309
1310   FOR_EACH_BB (bb)
1311     {
1312       gimple_stmt_iterator bi;
1313       for (bi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bi);)
1314         {
1315           gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1316
1317           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1318             {
1319               gsi_remove (&bi, true);
1320               continue;
1321             }
1322           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_CALL)
1323             {
1324               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
1325
1326               if (fndecl
1327                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
1328                   && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
1329                   && gimple_call_num_args (stmt) == 2)
1330                 {
1331                   var = gimple_call_lhs (stmt);
1332                   ass_stmt = gimple_build_assign (var, gimple_call_arg (stmt, 0));
1333
1334                   gsi_replace (&bi, ass_stmt, true);
1335                 }
1336             }
1337           gsi_next (&bi);
1338         }
1339     }
1340   return 0;
1341 }
1342 \f
1343 /* Predict using opcode of the last statement in basic block.  */
1344 static void
1345 tree_predict_by_opcode (basic_block bb)
1346 {
1347   gimple stmt = last_stmt (bb);
1348   edge then_edge;
1349   tree op0, op1;
1350   tree type;
1351   tree val;
1352   enum tree_code cmp;
1353   bitmap visited;
1354   edge_iterator ei;
1355
1356   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1357     return;
1358   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1359     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1360       break;
1361   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1362   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1363   cmp = gimple_cond_code (stmt);
1364   type = TREE_TYPE (op0);
1365   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1366   val = expr_expected_value_1 (boolean_type_node, op0, cmp, op1, visited);
1367   BITMAP_FREE (visited);
1368   if (val)
1369     {
1370       if (integer_zerop (val))
1371         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, NOT_TAKEN);
1372       else
1373         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, TAKEN);
1374       return;
1375     }
1376   /* Try "pointer heuristic."
1377      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1378      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1379   if (POINTER_TYPE_P (type))
1380     {
1381       if (cmp == EQ_EXPR)
1382         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, NOT_TAKEN);
1383       else if (cmp == NE_EXPR)
1384         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, TAKEN);
1385     }
1386   else
1387
1388   /* Try "opcode heuristic."
1389      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1390      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1391      about signed comparisons against zero.  */
1392     switch (cmp)
1393       {
1394       case EQ_EXPR:
1395       case UNEQ_EXPR:
1396         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1397            unpredictable way because of special role of = tests in
1398            FP code.  */
1399         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1400           ;
1401         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1402            nothing useful to predict about them.  */
1403         else if (integer_zerop (op0) || integer_zerop (op1))
1404           ;
1405         else
1406           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1407         break;
1408
1409       case NE_EXPR:
1410       case LTGT_EXPR:
1411         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1412            unpredictable way because of special role of = tests in
1413            FP code.  */
1414         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1415           ;
1416         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1417            nothing useful to predict about them.  */
1418         else if (integer_zerop (op0)
1419                  || integer_zerop (op1))
1420           ;
1421         else
1422           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1423         break;
1424
1425       case ORDERED_EXPR:
1426         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, TAKEN);
1427         break;
1428
1429       case UNORDERED_EXPR:
1430         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1431         break;
1432
1433       case LE_EXPR:
1434       case LT_EXPR:
1435         if (integer_zerop (op1)
1436             || integer_onep (op1)
1437             || integer_all_onesp (op1)
1438             || real_zerop (op1)
1439             || real_onep (op1)
1440             || real_minus_onep (op1))
1441           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1442         break;
1443
1444       case GE_EXPR:
1445       case GT_EXPR:
1446         if (integer_zerop (op1)
1447             || integer_onep (op1)
1448             || integer_all_onesp (op1)
1449             || real_zerop (op1)
1450             || real_onep (op1)
1451             || real_minus_onep (op1))
1452           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1453         break;
1454
1455       default:
1456         break;
1457       }
1458 }
1459
1460 /* Try to guess whether the value of return means error code.  */
1461
1462 static enum br_predictor
1463 return_prediction (tree val, enum prediction *prediction)
1464 {
1465   /* VOID.  */
1466   if (!val)
1467     return PRED_NO_PREDICTION;
1468   /* Different heuristics for pointers and scalars.  */
1469   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1470     {
1471       /* NULL is usually not returned.  */
1472       if (integer_zerop (val))
1473         {
1474           *prediction = NOT_TAKEN;
1475           return PRED_NULL_RETURN;
1476         }
1477     }
1478   else if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1479     {
1480       /* Negative return values are often used to indicate
1481          errors.  */
1482       if (TREE_CODE (val) == INTEGER_CST
1483           && tree_int_cst_sgn (val) < 0)
1484         {
1485           *prediction = NOT_TAKEN;
1486           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
1487         }
1488       /* Constant return values seems to be commonly taken.
1489          Zero/one often represent booleans so exclude them from the
1490          heuristics.  */
1491       if (TREE_CONSTANT (val)
1492           && (!integer_zerop (val) && !integer_onep (val)))
1493         {
1494           *prediction = TAKEN;
1495           return PRED_CONST_RETURN;
1496         }
1497     }
1498   return PRED_NO_PREDICTION;
1499 }
1500
1501 /* Find the basic block with return expression and look up for possible
1502    return value trying to apply RETURN_PREDICTION heuristics.  */
1503 static void
1504 apply_return_prediction (void)
1505 {
1506   gimple return_stmt = NULL;
1507   tree return_val;
1508   edge e;
1509   gimple phi;
1510   int phi_num_args, i;
1511   enum br_predictor pred;
1512   enum prediction direction;
1513   edge_iterator ei;
1514
1515   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1516     {
1517       return_stmt = last_stmt (e->src);
1518       if (return_stmt
1519           && gimple_code (return_stmt) == GIMPLE_RETURN)
1520         break;
1521     }
1522   if (!e)
1523     return;
1524   return_val = gimple_return_retval (return_stmt);
1525   if (!return_val)
1526     return;
1527   if (TREE_CODE (return_val) != SSA_NAME
1528       || !SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)
1529       || gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)) != GIMPLE_PHI)
1530     return;
1531   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (return_val);
1532   phi_num_args = gimple_phi_num_args (phi);
1533   pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, 0), &direction);
1534
1535   /* Avoid the degenerate case where all return values form the function
1536      belongs to same category (ie they are all positive constants)
1537      so we can hardly say something about them.  */
1538   for (i = 1; i < phi_num_args; i++)
1539     if (pred != return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction))
1540       break;
1541   if (i != phi_num_args)
1542     for (i = 0; i < phi_num_args; i++)
1543       {
1544         pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction);
1545         if (pred != PRED_NO_PREDICTION)
1546           predict_paths_leading_to (gimple_phi_arg_edge (phi, i)->src, pred,
1547                                     direction);
1548       }
1549 }
1550
1551 /* Look for basic block that contains unlikely to happen events
1552    (such as noreturn calls) and mark all paths leading to execution
1553    of this basic blocks as unlikely.  */
1554
1555 static void
1556 tree_bb_level_predictions (void)
1557 {
1558   basic_block bb;
1559   bool has_return_edges = false;
1560   edge e;
1561   edge_iterator ei;
1562
1563   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1564     if (!(e->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_FAKE | EDGE_EH)))
1565       {
1566         has_return_edges = true;
1567         break;
1568       }
1569
1570   apply_return_prediction ();
1571
1572   FOR_EACH_BB (bb)
1573     {
1574       gimple_stmt_iterator gsi;
1575
1576       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1577         {
1578           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1579           tree decl;
1580
1581           if (is_gimple_call (stmt))
1582             {
1583               if ((gimple_call_flags (stmt) & ECF_NORETURN)
1584                   && has_return_edges)
1585                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_NORETURN,
1586                                           NOT_TAKEN);
1587               decl = gimple_call_fndecl (stmt);
1588               if (decl
1589                   && lookup_attribute ("cold",
1590                                        DECL_ATTRIBUTES (decl)))
1591                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_COLD_FUNCTION,
1592                                           NOT_TAKEN);
1593             }
1594           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1595             {
1596               predict_paths_leading_to (bb, gimple_predict_predictor (stmt),
1597                                         gimple_predict_outcome (stmt));
1598               /* Keep GIMPLE_PREDICT around so early inlining will propagate
1599                  hints to callers.  */
1600             }
1601         }
1602     }
1603 }
1604
1605 #ifdef ENABLE_CHECKING
1606
1607 /* Callback for pointer_map_traverse, asserts that the pointer map is
1608    empty.  */
1609
1610 static bool
1611 assert_is_empty (const void *key ATTRIBUTE_UNUSED, void **value,
1612                  void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1613 {
1614   gcc_assert (!*value);
1615   return false;
1616 }
1617 #endif
1618
1619 /* Predict branch probabilities and estimate profile for basic block BB.  */
1620
1621 static void
1622 tree_estimate_probability_bb (basic_block bb)
1623 {
1624   edge e;
1625   edge_iterator ei;
1626   gimple last;
1627
1628   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1629     {
1630       /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
1631          care for error returns and other cases are often used for
1632          fast paths through function.
1633
1634          Since we've already removed the return statements, we are
1635          looking for CFG like:
1636
1637          if (conditional)
1638          {
1639          ..
1640          goto return_block
1641          }
1642          some other blocks
1643          return_block:
1644          return_stmt.  */
1645       if (e->dest != bb->next_bb
1646           && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1647           && single_succ_p (e->dest)
1648           && single_succ_edge (e->dest)->dest == EXIT_BLOCK_PTR
1649           && (last = last_stmt (e->dest)) != NULL
1650           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
1651         {
1652           edge e1;
1653           edge_iterator ei1;
1654
1655           if (single_succ_p (bb))
1656             {
1657               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
1658                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
1659                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
1660                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1661                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1662             }
1663           else
1664             if (!predicted_by_p (e->src, PRED_NULL_RETURN)
1665                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_CONST_RETURN)
1666                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1667               predict_edge_def (e, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1668         }
1669
1670       /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
1671          but it doesn't postdominate us).  */
1672       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR && e->dest != bb
1673           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
1674           && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
1675         {
1676           gimple_stmt_iterator bi;
1677
1678           /* The call heuristic claims that a guarded function call
1679              is improbable.  This is because such calls are often used
1680              to signal exceptional situations such as printing error
1681              messages.  */
1682           for (bi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (bi);
1683                gsi_next (&bi))
1684             {
1685               gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1686               if (is_gimple_call (stmt)
1687                   /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
1688                      something exceptional.  */
1689                   && gimple_has_side_effects (stmt))
1690                 {
1691                   predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
1692                   break;
1693                 }
1694             }
1695         }
1696     }
1697   tree_predict_by_opcode (bb);
1698 }
1699
1700 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1701    This function can be called from the loop optimizers to recompute
1702    the profile information.  */
1703
1704 void
1705 tree_estimate_probability (void)
1706 {
1707   basic_block bb;
1708
1709   add_noreturn_fake_exit_edges ();
1710   connect_infinite_loops_to_exit ();
1711   /* We use loop_niter_by_eval, which requires that the loops have
1712      preheaders.  */
1713   create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
1714   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1715
1716   bb_predictions = pointer_map_create ();
1717   tree_bb_level_predictions ();
1718   record_loop_exits ();
1719
1720   if (number_of_loops () > 1)
1721     predict_loops ();
1722
1723   FOR_EACH_BB (bb)
1724     tree_estimate_probability_bb (bb);
1725
1726   FOR_EACH_BB (bb)
1727     combine_predictions_for_bb (bb);
1728
1729 #ifdef ENABLE_CHECKING
1730   pointer_map_traverse (bb_predictions, assert_is_empty, NULL);
1731 #endif
1732   pointer_map_destroy (bb_predictions);
1733   bb_predictions = NULL;
1734
1735   estimate_bb_frequencies ();
1736   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1737   remove_fake_exit_edges ();
1738 }
1739
1740 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1741    This is the driver function for PASS_PROFILE.  */
1742
1743 static unsigned int
1744 tree_estimate_probability_driver (void)
1745 {
1746   unsigned nb_loops;
1747
1748   loop_optimizer_init (0);
1749   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1750     flow_loops_dump (dump_file, NULL, 0);
1751
1752   mark_irreducible_loops ();
1753
1754   nb_loops = number_of_loops ();
1755   if (nb_loops > 1)
1756     scev_initialize ();
1757
1758   tree_estimate_probability ();
1759
1760   if (nb_loops > 1)
1761     scev_finalize ();
1762
1763   loop_optimizer_finalize ();
1764   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1765     gimple_dump_cfg (dump_file, dump_flags);
1766   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
1767     profile_status = PROFILE_GUESSED;
1768   return 0;
1769 }
1770 \f
1771 /* Predict edges to successors of CUR whose sources are not postdominated by
1772    BB by PRED and recurse to all postdominators.  */
1773
1774 static void
1775 predict_paths_for_bb (basic_block cur, basic_block bb,
1776                       enum br_predictor pred,
1777                       enum prediction taken)
1778 {
1779   edge e;
1780   edge_iterator ei;
1781   basic_block son;
1782
1783   /* We are looking for all edges forming edge cut induced by
1784      set of all blocks postdominated by BB.  */
1785   FOR_EACH_EDGE (e, ei, cur->preds)
1786     if (e->src->index >= NUM_FIXED_BLOCKS
1787         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, bb))
1788     {
1789       edge e2;
1790       edge_iterator ei2;
1791       bool found = false;
1792
1793       /* Ignore abnormals, we predict them as not taken anyway.  */
1794       if (e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE | EDGE_ABNORMAL))
1795         continue;
1796       gcc_assert (bb == cur || dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, cur, bb));
1797
1798       /* See if there is how many edge from e->src that is not abnormal
1799          and does not lead to BB.  */
1800       FOR_EACH_EDGE (e2, ei2, e->src->succs)
1801         if (e2 != e
1802             && !(e2->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE | EDGE_ABNORMAL))
1803             && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e2->dest, bb))
1804           {
1805             found = true;
1806             break;
1807           }
1808
1809       /* If there is non-abnormal path leaving e->src, predict edge
1810          using predictor.  Otherwise we need to look for paths
1811          leading to e->src.  */
1812       if (found)
1813         predict_edge_def (e, pred, taken);
1814       else
1815         predict_paths_for_bb (e->src, e->src, pred, taken);
1816     }
1817   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, cur);
1818        son;
1819        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
1820     predict_paths_for_bb (son, bb, pred, taken);
1821 }
1822
1823 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
1824    FLAGS.  */
1825
1826 static void
1827 predict_paths_leading_to (basic_block bb, enum br_predictor pred,
1828                           enum prediction taken)
1829 {
1830   predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken);
1831 }
1832 \f
1833 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
1834    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
1835
1836 typedef struct block_info_def
1837 {
1838   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
1839   sreal frequency;
1840
1841   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
1842   basic_block next;
1843
1844   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
1845   int npredecessors;
1846 } *block_info;
1847
1848 /* Similar information for edges.  */
1849 typedef struct edge_info_def
1850 {
1851   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
1852      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
1853      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
1854   sreal back_edge_prob;
1855   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
1856   unsigned int back_edge:1;
1857 } *edge_info;
1858
1859 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info) (B)->aux)
1860 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_info) (E)->aux)
1861
1862 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
1863    Propagate the frequencies in blocks marked in
1864    TOVISIT, starting in HEAD.  */
1865
1866 static void
1867 propagate_freq (basic_block head, bitmap tovisit)
1868 {
1869   basic_block bb;
1870   basic_block last;
1871   unsigned i;
1872   edge e;
1873   basic_block nextbb;
1874   bitmap_iterator bi;
1875
1876   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
1877      we need to visit first.  */
1878   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
1879     {
1880       edge_iterator ei;
1881       int count = 0;
1882
1883       bb = BASIC_BLOCK (i);
1884
1885       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1886         {
1887           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
1888
1889           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1890             count++;
1891           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
1892             fprintf (dump_file,
1893                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
1894                      e->src->index, bb->index);
1895         }
1896       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
1897       /* When function never returns, we will never process exit block.  */
1898       if (!count && bb == EXIT_BLOCK_PTR)
1899         bb->count = bb->frequency = 0;
1900     }
1901
1902   memcpy (&BLOCK_INFO (head)->frequency, &real_one, sizeof (real_one));
1903   last = head;
1904   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
1905     {
1906       edge_iterator ei;
1907       sreal cyclic_probability, frequency;
1908
1909       memcpy (&cyclic_probability, &real_zero, sizeof (real_zero));
1910       memcpy (&frequency, &real_zero, sizeof (real_zero));
1911
1912       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
1913       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
1914
1915       /* Compute frequency of basic block.  */
1916       if (bb != head)
1917         {
1918 #ifdef ENABLE_CHECKING
1919           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1920             gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
1921                         || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
1922 #endif
1923
1924           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1925             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
1926               {
1927                 sreal_add (&cyclic_probability, &cyclic_probability,
1928                            &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob);
1929               }
1930             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1931               {
1932                 sreal tmp;
1933
1934                 /*  frequency += (e->probability
1935                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
1936                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
1937
1938                 sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1939                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (e->src)->frequency);
1940                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1941                 sreal_add (&frequency, &frequency, &tmp);
1942               }
1943
1944           if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_zero) == 0)
1945             {
1946               memcpy (&BLOCK_INFO (bb)->frequency, &frequency,
1947                       sizeof (frequency));
1948             }
1949           else
1950             {
1951               if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_almost_one) > 0)
1952                 {
1953                   memcpy (&cyclic_probability, &real_almost_one,
1954                           sizeof (real_almost_one));
1955                 }
1956
1957               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
1958                                               / (1 - cyclic_probability) */
1959
1960               sreal_sub (&cyclic_probability, &real_one, &cyclic_probability);
1961               sreal_div (&BLOCK_INFO (bb)->frequency,
1962                          &frequency, &cyclic_probability);
1963             }
1964         }
1965
1966       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
1967
1968       e = find_edge (bb, head);
1969       if (e)
1970         {
1971           sreal tmp;
1972
1973           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
1974              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
1975              / REG_BR_PROB_BASE); */
1976
1977           sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1978           sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency);
1979           sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
1980                      &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1981         }
1982
1983       /* Propagate to successor blocks.  */
1984       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1985         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
1986             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1987           {
1988             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
1989             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1990               {
1991                 if (!nextbb)
1992                   nextbb = e->dest;
1993                 else
1994                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
1995
1996                 last = e->dest;
1997               }
1998           }
1999     }
2000 }
2001
2002 /* Estimate probabilities of loopback edges in loops at same nest level.  */
2003
2004 static void
2005 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop)
2006 {
2007   struct loop *loop;
2008
2009   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
2010     {
2011       edge e;
2012       basic_block *bbs;
2013       unsigned i;
2014       bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2015
2016       estimate_loops_at_level (loop->inner);
2017
2018       /* Find current loop back edge and mark it.  */
2019       e = loop_latch_edge (loop);
2020       EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
2021
2022       bbs = get_loop_body (loop);
2023       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2024         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
2025       free (bbs);
2026       propagate_freq (loop->header, tovisit);
2027       BITMAP_FREE (tovisit);
2028     }
2029 }
2030
2031 /* Propagates frequencies through structure of loops.  */
2032
2033 static void
2034 estimate_loops (void)
2035 {
2036   bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2037   basic_block bb;
2038
2039   /* Start by estimating the frequencies in the loops.  */
2040   if (number_of_loops () > 1)
2041     estimate_loops_at_level (current_loops->tree_root->inner);
2042
2043   /* Now propagate the frequencies through all the blocks.  */
2044   FOR_ALL_BB (bb)
2045     {
2046       bitmap_set_bit (tovisit, bb->index);
2047     }
2048   propagate_freq (ENTRY_BLOCK_PTR, tovisit);
2049   BITMAP_FREE (tovisit);
2050 }
2051
2052 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
2053    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
2054
2055 int
2056 counts_to_freqs (void)
2057 {
2058   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
2059   basic_block bb;
2060
2061   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2062     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
2063
2064   count_max = MAX (true_count_max, 1);
2065   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2066     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
2067
2068   return true_count_max;
2069 }
2070
2071 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
2072    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
2073    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
2074    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
2075
2076 bool
2077 expensive_function_p (int threshold)
2078 {
2079   unsigned int sum = 0;
2080   basic_block bb;
2081   unsigned int limit;
2082
2083   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
2084      frequencies.  */
2085   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
2086
2087   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
2088      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
2089      is available and function has not been executed at all.  */
2090   if (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency == 0)
2091     return true;
2092
2093   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
2094   limit = ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * threshold;
2095   FOR_EACH_BB (bb)
2096     {
2097       rtx insn;
2098
2099       for (insn = BB_HEAD (bb); insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
2100            insn = NEXT_INSN (insn))
2101         if (active_insn_p (insn))
2102           {
2103             sum += bb->frequency;
2104             if (sum > limit)
2105               return true;
2106         }
2107     }
2108
2109   return false;
2110 }
2111
2112 /* Estimate basic blocks frequency by given branch probabilities.  */
2113
2114 void
2115 estimate_bb_frequencies (void)
2116 {
2117   basic_block bb;
2118   sreal freq_max;
2119
2120   if (profile_status != PROFILE_READ || !counts_to_freqs ())
2121     {
2122       static int real_values_initialized = 0;
2123
2124       if (!real_values_initialized)
2125         {
2126           real_values_initialized = 1;
2127           sreal_init (&real_zero, 0, 0);
2128           sreal_init (&real_one, 1, 0);
2129           sreal_init (&real_br_prob_base, REG_BR_PROB_BASE, 0);
2130           sreal_init (&real_bb_freq_max, BB_FREQ_MAX, 0);
2131           sreal_init (&real_one_half, 1, -1);
2132           sreal_div (&real_inv_br_prob_base, &real_one, &real_br_prob_base);
2133           sreal_sub (&real_almost_one, &real_one, &real_inv_br_prob_base);
2134         }
2135
2136       mark_dfs_back_edges ();
2137
2138       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
2139
2140       /* Set up block info for each basic block.  */
2141       alloc_aux_for_blocks (sizeof (struct block_info_def));
2142       alloc_aux_for_edges (sizeof (struct edge_info_def));
2143       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2144         {
2145           edge e;
2146           edge_iterator ei;
2147
2148           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2149             {
2150               sreal_init (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob, e->probability, 0);
2151               sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2152                          &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2153                          &real_inv_br_prob_base);
2154             }
2155         }
2156
2157       /* First compute probabilities locally for each loop from innermost
2158          to outermost to examine probabilities for back edges.  */
2159       estimate_loops ();
2160
2161       memcpy (&freq_max, &real_zero, sizeof (real_zero));
2162       FOR_EACH_BB (bb)
2163         if (sreal_compare (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency) < 0)
2164           memcpy (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, sizeof (freq_max));
2165
2166       sreal_div (&freq_max, &real_bb_freq_max, &freq_max);
2167       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2168         {
2169           sreal tmp;
2170
2171           sreal_mul (&tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, &freq_max);
2172           sreal_add (&tmp, &tmp, &real_one_half);
2173           bb->frequency = sreal_to_int (&tmp);
2174         }
2175
2176       free_aux_for_blocks ();
2177       free_aux_for_edges ();
2178     }
2179   compute_function_frequency ();
2180   if (flag_reorder_functions)
2181     choose_function_section ();
2182 }
2183
2184 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
2185 void
2186 compute_function_frequency (void)
2187 {
2188   basic_block bb;
2189   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
2190
2191   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
2192     {
2193       int flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2194       if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2195           != NULL)
2196         node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2197       else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2198                != NULL)
2199         node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2200       else if (flags & ECF_NORETURN)
2201         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2202       else if (MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2203         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2204       else if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2205                || DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2206         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2207       return;
2208     }
2209   node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2210   FOR_EACH_BB (bb)
2211     {
2212       if (maybe_hot_bb_p (bb))
2213         {
2214           node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2215           return;
2216         }
2217       if (!probably_never_executed_bb_p (bb))
2218         node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2219     }
2220 }
2221
2222 /* Choose appropriate section for the function.  */
2223 static void
2224 choose_function_section (void)
2225 {
2226   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
2227   if (DECL_SECTION_NAME (current_function_decl)
2228       || !targetm.have_named_sections
2229       /* Theoretically we can split the gnu.linkonce text section too,
2230          but this requires more work as the frequency needs to match
2231          for all generated objects so we need to merge the frequency
2232          of all instances.  For now just never set frequency for these.  */
2233       || DECL_ONE_ONLY (current_function_decl))
2234     return;
2235
2236   /* If we are doing the partitioning optimization, let the optimization
2237      choose the correct section into which to put things.  */
2238
2239   if (flag_reorder_blocks_and_partition)
2240     return;
2241
2242   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
2243     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
2244       build_string (strlen (HOT_TEXT_SECTION_NAME), HOT_TEXT_SECTION_NAME);
2245   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
2246     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
2247       build_string (strlen (UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME),
2248                     UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME);
2249 }
2250
2251 static bool
2252 gate_estimate_probability (void)
2253 {
2254   return flag_guess_branch_prob;
2255 }
2256
2257 /* Build PREDICT_EXPR.  */
2258 tree
2259 build_predict_expr (enum br_predictor predictor, enum prediction taken)
2260 {
2261   tree t = build1 (PREDICT_EXPR, void_type_node,
2262                    build_int_cst (NULL, predictor));
2263   SET_PREDICT_EXPR_OUTCOME (t, taken);
2264   return t;
2265 }
2266
2267 const char *
2268 predictor_name (enum br_predictor predictor)
2269 {
2270   return predictor_info[predictor].name;
2271 }
2272
2273 struct gimple_opt_pass pass_profile =
2274 {
2275  {
2276   GIMPLE_PASS,
2277   "profile",                            /* name */
2278   gate_estimate_probability,            /* gate */
2279   tree_estimate_probability_driver,     /* execute */
2280   NULL,                                 /* sub */
2281   NULL,                                 /* next */
2282   0,                                    /* static_pass_number */
2283   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2284   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2285   0,                                    /* properties_provided */
2286   0,                                    /* properties_destroyed */
2287   0,                                    /* todo_flags_start */
2288   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2289  }
2290 };
2291
2292 struct gimple_opt_pass pass_strip_predict_hints =
2293 {
2294  {
2295   GIMPLE_PASS,
2296   "*strip_predict_hints",               /* name */
2297   NULL,                                 /* gate */
2298   strip_predict_hints,                  /* execute */
2299   NULL,                                 /* sub */
2300   NULL,                                 /* next */
2301   0,                                    /* static_pass_number */
2302   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2303   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2304   0,                                    /* properties_provided */
2305   0,                                    /* properties_destroyed */
2306   0,                                    /* todo_flags_start */
2307   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2308  }
2309 };
2310
2311 /* Rebuild function frequencies.  Passes are in general expected to
2312    maintain profile by hand, however in some cases this is not possible:
2313    for example when inlining several functions with loops freuqencies might run
2314    out of scale and thus needs to be recomputed.  */
2315
2316 void
2317 rebuild_frequencies (void)
2318 {
2319   if (profile_status == PROFILE_GUESSED)
2320     {
2321       loop_optimizer_init (0);
2322       add_noreturn_fake_exit_edges ();
2323       mark_irreducible_loops ();
2324       connect_infinite_loops_to_exit ();
2325       estimate_bb_frequencies ();
2326       remove_fake_exit_edges ();
2327       loop_optimizer_finalize ();
2328     }
2329   else if (profile_status == PROFILE_READ)
2330     counts_to_freqs ();
2331   else
2332     gcc_unreachable ();
2333 }