OSDN Git Service

2010-09-18 Kai Tietz <kai.tietz@onevision.com>
[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 "diagnostic-core.h"
47 #include "toplev.h"
48 #include "recog.h"
49 #include "expr.h"
50 #include "predict.h"
51 #include "coverage.h"
52 #include "sreal.h"
53 #include "params.h"
54 #include "target.h"
55 #include "cfgloop.h"
56 #include "tree-flow.h"
57 #include "ggc.h"
58 #include "tree-dump.h"
59 #include "tree-pass.h"
60 #include "timevar.h"
61 #include "tree-scalar-evolution.h"
62 #include "cfgloop.h"
63 #include "pointer-set.h"
64
65 /* real constants: 0, 1, 1-1/REG_BR_PROB_BASE, REG_BR_PROB_BASE,
66                    1/REG_BR_PROB_BASE, 0.5, BB_FREQ_MAX.  */
67 static sreal real_zero, real_one, real_almost_one, real_br_prob_base,
68              real_inv_br_prob_base, real_one_half, real_bb_freq_max;
69
70 /* Random guesstimation given names.
71    PROV_VERY_UNLIKELY should be small enough so basic block predicted
72    by it gets bellow HOT_BB_FREQUENCY_FRANCTION.  */
73 #define PROB_VERY_UNLIKELY      (REG_BR_PROB_BASE / 2000 - 1)
74 #define PROB_EVEN               (REG_BR_PROB_BASE / 2)
75 #define PROB_VERY_LIKELY        (REG_BR_PROB_BASE - PROB_VERY_UNLIKELY)
76 #define PROB_ALWAYS             (REG_BR_PROB_BASE)
77
78 static void combine_predictions_for_insn (rtx, basic_block);
79 static void dump_prediction (FILE *, enum br_predictor, int, basic_block, int);
80 static void predict_paths_leading_to (basic_block, enum br_predictor, enum prediction);
81 static void choose_function_section (void);
82 static bool can_predict_insn_p (const_rtx);
83
84 /* Information we hold about each branch predictor.
85    Filled using information from predict.def.  */
86
87 struct predictor_info
88 {
89   const char *const name;       /* Name used in the debugging dumps.  */
90   const int hitrate;            /* Expected hitrate used by
91                                    predict_insn_def call.  */
92   const int flags;
93 };
94
95 /* Use given predictor without Dempster-Shaffer theory if it matches
96    using first_match heuristics.  */
97 #define PRED_FLAG_FIRST_MATCH 1
98
99 /* Recompute hitrate in percent to our representation.  */
100
101 #define HITRATE(VAL) ((int) ((VAL) * REG_BR_PROB_BASE + 50) / 100)
102
103 #define DEF_PREDICTOR(ENUM, NAME, HITRATE, FLAGS) {NAME, HITRATE, FLAGS},
104 static const struct predictor_info predictor_info[]= {
105 #include "predict.def"
106
107   /* Upper bound on predictors.  */
108   {NULL, 0, 0}
109 };
110 #undef DEF_PREDICTOR
111
112 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
113
114 static inline bool
115 maybe_hot_frequency_p (int freq)
116 {
117   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
118   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
119     {
120       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
121         return false;
122       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
123         return true;
124     }
125   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
126     return true;
127   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
128       && freq <= (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * 2 / 3))
129     return false;
130   if (freq < BB_FREQ_MAX / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION))
131     return false;
132   return true;
133 }
134
135 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
136
137 static inline bool
138 maybe_hot_count_p (gcov_type count)
139 {
140   if (profile_status != PROFILE_READ)
141     return true;
142   /* Code executed at most once is not hot.  */
143   if (profile_info->runs >= count)
144     return false;
145   return (count
146           > profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION));
147 }
148
149 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
150    for maximal performance.  */
151
152 bool
153 maybe_hot_bb_p (const_basic_block bb)
154 {
155   if (profile_status == PROFILE_READ)
156     return maybe_hot_count_p (bb->count);
157   return maybe_hot_frequency_p (bb->frequency);
158 }
159
160 /* Return true if the call can be hot.  */
161
162 bool
163 cgraph_maybe_hot_edge_p (struct cgraph_edge *edge)
164 {
165   if (profile_info && flag_branch_probabilities
166       && (edge->count
167           <= profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION)))
168     return false;
169   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
170       || edge->callee->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
171     return false;
172   if (edge->caller->frequency > NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
173       && edge->callee->frequency <= NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE)
174     return false;
175   if (optimize_size)
176     return false;
177   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
178     return true;
179   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
180       && edge->frequency < CGRAPH_FREQ_BASE * 3 / 2)
181     return false;
182   if (flag_guess_branch_prob
183       && edge->frequency <= (CGRAPH_FREQ_BASE
184                              / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION)))
185     return false;
186   return true;
187 }
188
189 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
190    for maximal performance.  */
191
192 bool
193 maybe_hot_edge_p (edge e)
194 {
195   if (profile_status == PROFILE_READ)
196     return maybe_hot_count_p (e->count);
197   return maybe_hot_frequency_p (EDGE_FREQUENCY (e));
198 }
199
200 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
201 bool
202 probably_never_executed_bb_p (const_basic_block bb)
203 {
204   if (profile_info && flag_branch_probabilities)
205     return ((bb->count + profile_info->runs / 2) / profile_info->runs) == 0;
206   if ((!profile_info || !flag_branch_probabilities)
207       && cgraph_node (current_function_decl)->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
208     return true;
209   return false;
210 }
211
212 /* Return true when current function should always be optimized for size.  */
213
214 bool
215 optimize_function_for_size_p (struct function *fun)
216 {
217   return (optimize_size
218           || (fun && fun->decl
219               && (cgraph_node (fun->decl)->frequency
220                   == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)));
221 }
222
223 /* Return true when current function should always be optimized for speed.  */
224
225 bool
226 optimize_function_for_speed_p (struct function *fun)
227 {
228   return !optimize_function_for_size_p (fun);
229 }
230
231 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
232
233 bool
234 optimize_bb_for_size_p (const_basic_block bb)
235 {
236   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_bb_p (bb);
237 }
238
239 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
240
241 bool
242 optimize_bb_for_speed_p (const_basic_block bb)
243 {
244   return !optimize_bb_for_size_p (bb);
245 }
246
247 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
248
249 bool
250 optimize_edge_for_size_p (edge e)
251 {
252   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_edge_p (e);
253 }
254
255 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
256
257 bool
258 optimize_edge_for_speed_p (edge e)
259 {
260   return !optimize_edge_for_size_p (e);
261 }
262
263 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
264
265 bool
266 optimize_insn_for_size_p (void)
267 {
268   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !crtl->maybe_hot_insn_p;
269 }
270
271 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
272
273 bool
274 optimize_insn_for_speed_p (void)
275 {
276   return !optimize_insn_for_size_p ();
277 }
278
279 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for size.  */
280
281 bool
282 optimize_loop_for_size_p (struct loop *loop)
283 {
284   return optimize_bb_for_size_p (loop->header);
285 }
286
287 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for speed.  */
288
289 bool
290 optimize_loop_for_speed_p (struct loop *loop)
291 {
292   return optimize_bb_for_speed_p (loop->header);
293 }
294
295 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for speed.  */
296
297 bool
298 optimize_loop_nest_for_speed_p (struct loop *loop)
299 {
300   struct loop *l = loop;
301   if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
302     return true;
303   l = loop->inner;
304   while (l && l != loop)
305     {
306       if (optimize_loop_for_speed_p (l))
307         return true;
308       if (l->inner)
309         l = l->inner;
310       else if (l->next)
311         l = l->next;
312       else
313         {
314           while (l != loop && !l->next)
315             l = loop_outer (l);
316           if (l != loop)
317             l = l->next;
318         }
319     }
320   return false;
321 }
322
323 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for size.  */
324
325 bool
326 optimize_loop_nest_for_size_p (struct loop *loop)
327 {
328   return !optimize_loop_nest_for_speed_p (loop);
329 }
330
331 /* Return true when edge E is likely to be well predictable by branch
332    predictor.  */
333
334 bool
335 predictable_edge_p (edge e)
336 {
337   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
338     return false;
339   if ((e->probability
340        <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100)
341       || (REG_BR_PROB_BASE - e->probability
342           <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100))
343     return true;
344   return false;
345 }
346
347
348 /* Set RTL expansion for BB profile.  */
349
350 void
351 rtl_profile_for_bb (basic_block bb)
352 {
353   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_bb_p (bb);
354 }
355
356 /* Set RTL expansion for edge profile.  */
357
358 void
359 rtl_profile_for_edge (edge e)
360 {
361   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_edge_p (e);
362 }
363
364 /* Set RTL expansion to default mode (i.e. when profile info is not known).  */
365 void
366 default_rtl_profile (void)
367 {
368   crtl->maybe_hot_insn_p = true;
369 }
370
371 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
372    PREDICTOR.  */
373
374 bool
375 rtl_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
376 {
377   rtx note;
378   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
379     return false;
380   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
381     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
382         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
383       return true;
384   return false;
385 }
386
387 /* This map contains for a basic block the list of predictions for the
388    outgoing edges.  */
389
390 static struct pointer_map_t *bb_predictions;
391
392 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
393    PREDICTOR.  */
394
395 bool
396 gimple_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
397 {
398   struct edge_prediction *i;
399   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
400
401   if (!preds)
402     return false;
403
404   for (i = (struct edge_prediction *) *preds; i; i = i->ep_next)
405     if (i->ep_predictor == predictor)
406       return true;
407   return false;
408 }
409
410 /* Return true when the probability of edge is reliable.
411
412    The profile guessing code is good at predicting branch outcome (ie.
413    taken/not taken), that is predicted right slightly over 75% of time.
414    It is however notoriously poor on predicting the probability itself.
415    In general the profile appear a lot flatter (with probabilities closer
416    to 50%) than the reality so it is bad idea to use it to drive optimization
417    such as those disabling dynamic branch prediction for well predictable
418    branches.
419
420    There are two exceptions - edges leading to noreturn edges and edges
421    predicted by number of iterations heuristics are predicted well.  This macro
422    should be able to distinguish those, but at the moment it simply check for
423    noreturn heuristic that is only one giving probability over 99% or bellow
424    1%.  In future we might want to propagate reliability information across the
425    CFG if we find this information useful on multiple places.   */
426 static bool
427 probability_reliable_p (int prob)
428 {
429   return (profile_status == PROFILE_READ
430           || (profile_status == PROFILE_GUESSED
431               && (prob <= HITRATE (1) || prob >= HITRATE (99))));
432 }
433
434 /* Same predicate as above, working on edges.  */
435 bool
436 edge_probability_reliable_p (const_edge e)
437 {
438   return probability_reliable_p (e->probability);
439 }
440
441 /* Same predicate as edge_probability_reliable_p, working on notes.  */
442 bool
443 br_prob_note_reliable_p (const_rtx note)
444 {
445   gcc_assert (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB);
446   return probability_reliable_p (INTVAL (XEXP (note, 0)));
447 }
448
449 static void
450 predict_insn (rtx insn, enum br_predictor predictor, int probability)
451 {
452   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
453   if (!flag_guess_branch_prob)
454     return;
455
456   add_reg_note (insn, REG_BR_PRED,
457                 gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
458                                 GEN_INT ((int) predictor),
459                                 GEN_INT ((int) probability)));
460 }
461
462 /* Predict insn by given predictor.  */
463
464 void
465 predict_insn_def (rtx insn, enum br_predictor predictor,
466                   enum prediction taken)
467 {
468    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
469
470    if (taken != TAKEN)
471      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
472
473    predict_insn (insn, predictor, probability);
474 }
475
476 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
477
478 void
479 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
480 {
481   rtx last_insn;
482   last_insn = BB_END (e->src);
483
484   /* We can store the branch prediction information only about
485      conditional jumps.  */
486   if (!any_condjump_p (last_insn))
487     return;
488
489   /* We always store probability of branching.  */
490   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
491     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
492
493   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
494 }
495
496 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
497 void
498 gimple_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
499 {
500   gcc_assert (profile_status != PROFILE_GUESSED);
501   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1)
502       && flag_guess_branch_prob && optimize)
503     {
504       struct edge_prediction *i = XNEW (struct edge_prediction);
505       void **preds = pointer_map_insert (bb_predictions, e->src);
506
507       i->ep_next = (struct edge_prediction *) *preds;
508       *preds = i;
509       i->ep_probability = probability;
510       i->ep_predictor = predictor;
511       i->ep_edge = e;
512     }
513 }
514
515 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
516    to edge E.  */
517 void
518 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
519 {
520   void **preds;
521
522   if (!bb_predictions)
523     return;
524
525   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, e->src);
526
527   if (preds)
528     {
529       struct edge_prediction **prediction = (struct edge_prediction **) preds;
530       struct edge_prediction *next;
531
532       while (*prediction)
533         {
534           if ((*prediction)->ep_edge == e)
535             {
536               next = (*prediction)->ep_next;
537               free (*prediction);
538               *prediction = next;
539             }
540           else
541             prediction = &((*prediction)->ep_next);
542         }
543     }
544 }
545
546 /* Clears the list of predictions stored for BB.  */
547
548 static void
549 clear_bb_predictions (basic_block bb)
550 {
551   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
552   struct edge_prediction *pred, *next;
553
554   if (!preds)
555     return;
556
557   for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = next)
558     {
559       next = pred->ep_next;
560       free (pred);
561     }
562   *preds = NULL;
563 }
564
565 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
566    At the moment we represent predictions only on conditional
567    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
568 static bool
569 can_predict_insn_p (const_rtx insn)
570 {
571   return (JUMP_P (insn)
572           && any_condjump_p (insn)
573           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
574 }
575
576 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
577
578 void
579 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
580                   enum prediction taken)
581 {
582    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
583
584    if (taken != TAKEN)
585      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
586
587    predict_edge (e, predictor, probability);
588 }
589
590 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
591    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
592
593 void
594 invert_br_probabilities (rtx insn)
595 {
596   rtx note;
597
598   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
599     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
600       XEXP (note, 0) = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (note, 0)));
601     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
602       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
603         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
604 }
605
606 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
607
608 static void
609 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
610                  basic_block bb, int used)
611 {
612   edge e;
613   edge_iterator ei;
614
615   if (!file)
616     return;
617
618   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
619     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
620       break;
621
622   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
623            predictor_info[predictor].name,
624            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
625
626   if (bb->count)
627     {
628       fprintf (file, "  exec ");
629       fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, bb->count);
630       if (e)
631         {
632           fprintf (file, " hit ");
633           fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, e->count);
634           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
635         }
636     }
637
638   fprintf (file, "\n");
639 }
640
641 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
642    evenly and hope for the best.  */
643 static void
644 set_even_probabilities (basic_block bb)
645 {
646   int nedges = 0;
647   edge e;
648   edge_iterator ei;
649
650   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
651     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
652       nedges ++;
653   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
654     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
655       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
656     else
657       e->probability = 0;
658 }
659
660 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
661    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
662
663 static void
664 combine_predictions_for_insn (rtx insn, basic_block bb)
665 {
666   rtx prob_note;
667   rtx *pnote;
668   rtx note;
669   int best_probability = PROB_EVEN;
670   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
671   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
672   int d;
673   bool first_match = false;
674   bool found = false;
675
676   if (!can_predict_insn_p (insn))
677     {
678       set_even_probabilities (bb);
679       return;
680     }
681
682   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
683   pnote = &REG_NOTES (insn);
684   if (dump_file)
685     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
686              bb->index);
687
688   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
689      by predictor with smallest index.  */
690   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
691     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
692       {
693         enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
694                                        INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)));
695         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
696
697         found = true;
698         if (best_predictor > predictor)
699           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
700
701         d = (combined_probability * probability
702              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
703              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
704
705         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
706         if (d == 0)
707           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
708           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
709         else
710           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
711                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
712       }
713
714   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
715      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
716      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
717
718   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
719     first_match = true;
720
721   if (!found)
722     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
723                      combined_probability, bb, true);
724   else
725     {
726       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
727                        bb, !first_match);
728       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
729                        bb, first_match);
730     }
731
732   if (first_match)
733     combined_probability = best_probability;
734   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
735
736   while (*pnote)
737     {
738       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
739         {
740           enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
741                                          INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0)));
742           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
743
744           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
745                            !first_match || best_predictor == predictor);
746           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
747         }
748       else
749         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
750     }
751
752   if (!prob_note)
753     {
754       add_reg_note (insn, REG_BR_PROB, GEN_INT (combined_probability));
755
756       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
757          conditional jump.  */
758       if (!single_succ_p (bb))
759         {
760           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
761           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
762             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
763         }
764     }
765   else if (!single_succ_p (bb))
766     {
767       int prob = INTVAL (XEXP (prob_note, 0));
768
769       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
770       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
771     }
772   else
773     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
774 }
775
776 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
777    Remove now useless prediction entries.  */
778
779 static void
780 combine_predictions_for_bb (basic_block bb)
781 {
782   int best_probability = PROB_EVEN;
783   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
784   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
785   int d;
786   bool first_match = false;
787   bool found = false;
788   struct edge_prediction *pred;
789   int nedges = 0;
790   edge e, first = NULL, second = NULL;
791   edge_iterator ei;
792   void **preds;
793
794   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
795     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
796       {
797         nedges ++;
798         if (first && !second)
799           second = e;
800         if (!first)
801           first = e;
802       }
803
804   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy.
805
806      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
807      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
808      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
809      this later.  */
810   if (nedges != 2)
811     {
812       if (!bb->count)
813         set_even_probabilities (bb);
814       clear_bb_predictions (bb);
815       if (dump_file)
816         fprintf (dump_file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
817                  nedges, bb->index);
818       return;
819     }
820
821   if (dump_file)
822     fprintf (dump_file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
823
824   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
825   if (preds)
826     {
827       /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
828          by predictor with smallest index.  */
829       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
830         {
831           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
832           int probability = pred->ep_probability;
833
834           if (pred->ep_edge != first)
835             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
836
837           found = true;
838           /* First match heuristics would be widly confused if we predicted
839              both directions.  */
840           if (best_predictor > predictor)
841             {
842               struct edge_prediction *pred2;
843               int prob = probability;
844
845               for (pred2 = (struct edge_prediction *) *preds; pred2; pred2 = pred2->ep_next)
846                if (pred2 != pred && pred2->ep_predictor == pred->ep_predictor)
847                  {
848                    int probability2 = pred->ep_probability;
849
850                    if (pred2->ep_edge != first)
851                      probability2 = REG_BR_PROB_BASE - probability2;
852
853                    if ((probability < REG_BR_PROB_BASE / 2) !=
854                        (probability2 < REG_BR_PROB_BASE / 2))
855                      break;
856
857                    /* If the same predictor later gave better result, go for it! */
858                    if ((probability >= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 > probability))
859                        || (probability <= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 < probability)))
860                      prob = probability2;
861                  }
862               if (!pred2)
863                 best_probability = prob, best_predictor = predictor;
864             }
865
866           d = (combined_probability * probability
867                + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
868                * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
869
870           /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
871           if (d == 0)
872             /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
873             combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
874           else
875             combined_probability = (((double) combined_probability)
876                                     * probability
877                                     * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
878         }
879     }
880
881   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
882      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
883      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
884
885   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
886     first_match = true;
887
888   if (!found)
889     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
890   else
891     {
892       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
893                        !first_match);
894       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
895                        first_match);
896     }
897
898   if (first_match)
899     combined_probability = best_probability;
900   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
901
902   if (preds)
903     {
904       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
905         {
906           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
907           int probability = pred->ep_probability;
908
909           if (pred->ep_edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
910             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
911           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
912                            !first_match || best_predictor == predictor);
913         }
914     }
915   clear_bb_predictions (bb);
916
917   if (!bb->count)
918     {
919       first->probability = combined_probability;
920       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
921     }
922 }
923
924 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.  */
925
926 static void
927 predict_loops (void)
928 {
929   loop_iterator li;
930   struct loop *loop;
931
932   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
933      natural loop.  */
934   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
935     {
936       basic_block bb, *bbs;
937       unsigned j, n_exits;
938       VEC (edge, heap) *exits;
939       struct tree_niter_desc niter_desc;
940       edge ex;
941
942       exits = get_loop_exit_edges (loop);
943       n_exits = VEC_length (edge, exits);
944
945       FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, j, ex)
946         {
947           tree niter = NULL;
948           HOST_WIDE_INT nitercst;
949           int max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_PREDICTED_ITERATIONS);
950           int probability;
951           enum br_predictor predictor;
952
953           if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
954             niter = niter_desc.niter;
955           if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
956             niter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
957
958           if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
959             {
960               if (host_integerp (niter, 1)
961                   && compare_tree_int (niter, max-1) == -1)
962                 nitercst = tree_low_cst (niter, 1) + 1;
963               else
964                 nitercst = max;
965               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS;
966             }
967           /* If we have just one exit and we can derive some information about
968              the number of iterations of the loop from the statements inside
969              the loop, use it to predict this exit.  */
970           else if (n_exits == 1)
971             {
972               nitercst = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
973               if (nitercst < 0)
974                 continue;
975               if (nitercst > max)
976                 nitercst = max;
977
978               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED;
979             }
980           else
981             continue;
982
983           probability = ((REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst);
984           predict_edge (ex, predictor, probability);
985         }
986       VEC_free (edge, heap, exits);
987
988       bbs = get_loop_body (loop);
989
990       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
991         {
992           int header_found = 0;
993           edge e;
994           edge_iterator ei;
995
996           bb = bbs[j];
997
998           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
999              statements construct loops via "non-loop" constructs
1000              in the source language and are better to be handled
1001              separately.  */
1002           if (predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
1003             continue;
1004
1005           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
1006              loop's head as taken.  */
1007           if (bb == loop->latch)
1008             {
1009               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1010               if (e)
1011                 {
1012                   header_found = 1;
1013                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
1014                 }
1015             }
1016
1017           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
1018              conditional has no loop header successors as not taken.  */
1019           if (!header_found
1020               /* If we already used more reliable loop exit predictors, do not
1021                  bother with PRED_LOOP_EXIT.  */
1022               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1023               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS))
1024             {
1025               /* For loop with many exits we don't want to predict all exits
1026                  with the pretty large probability, because if all exits are
1027                  considered in row, the loop would be predicted to iterate
1028                  almost never.  The code to divide probability by number of
1029                  exits is very rough.  It should compute the number of exits
1030                  taken in each patch through function (not the overall number
1031                  of exits that might be a lot higher for loops with wide switch
1032                  statements in them) and compute n-th square root.
1033
1034                  We limit the minimal probability by 2% to avoid
1035                  EDGE_PROBABILITY_RELIABLE from trusting the branch prediction
1036                  as this was causing regression in perl benchmark containing such
1037                  a wide loop.  */
1038
1039               int probability = ((REG_BR_PROB_BASE
1040                                   - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
1041                                  / n_exits);
1042               if (probability < HITRATE (2))
1043                 probability = HITRATE (2);
1044               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1045                 if (e->dest->index < NUM_FIXED_BLOCKS
1046                     || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1047                   predict_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, probability);
1048             }
1049         }
1050
1051       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
1052       free (bbs);
1053     }
1054 }
1055
1056 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
1057    properties.  */
1058 static void
1059 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
1060 {
1061   rtx last_insn = BB_END (bb);
1062   rtx cond;
1063
1064   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
1065     return;
1066   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
1067   if (! cond)
1068     return;
1069
1070   /* Try "pointer heuristic."
1071      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1072      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1073   if (COMPARISON_P (cond)
1074       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
1075           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
1076     {
1077       if (GET_CODE (cond) == EQ)
1078         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
1079       else if (GET_CODE (cond) == NE)
1080         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
1081     }
1082   else
1083
1084   /* Try "opcode heuristic."
1085      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1086      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1087      about signed comparisons against zero.  */
1088     switch (GET_CODE (cond))
1089       {
1090       case CONST_INT:
1091         /* Unconditional branch.  */
1092         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
1093                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1094         break;
1095
1096       case EQ:
1097       case UNEQ:
1098         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1099            unpredictable way because of special role of = tests in
1100            FP code.  */
1101         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1102           ;
1103         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1104            nothing useful to predict about them.  */
1105         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1106                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1107           ;
1108         else
1109           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1110         break;
1111
1112       case NE:
1113       case LTGT:
1114         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1115            unpredictable way because of special role of = tests in
1116            FP code.  */
1117         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1118           ;
1119         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1120            nothing useful to predict about them.  */
1121         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1122                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1123           ;
1124         else
1125           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1126         break;
1127
1128       case ORDERED:
1129         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
1130         break;
1131
1132       case UNORDERED:
1133         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1134         break;
1135
1136       case LE:
1137       case LT:
1138         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1139             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1140           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1141         break;
1142
1143       case GE:
1144       case GT:
1145         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1146             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1147           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1148         break;
1149
1150       default:
1151         break;
1152       }
1153 }
1154
1155 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
1156 void
1157 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
1158 {
1159   bb_estimate_probability_locally (bb);
1160   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
1161 }
1162 \f
1163 static tree expr_expected_value (tree, bitmap);
1164
1165 /* Helper function for expr_expected_value.  */
1166
1167 static tree
1168 expr_expected_value_1 (tree type, tree op0, enum tree_code code, tree op1, bitmap visited)
1169 {
1170   gimple def;
1171
1172   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1173     {
1174       if (TREE_CONSTANT (op0))
1175         return op0;
1176
1177       if (code != SSA_NAME)
1178         return NULL_TREE;
1179
1180       def = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
1181
1182       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
1183       if (!bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (op0)))
1184         return NULL;
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 }