OSDN Git Service

Daily bump.
[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, 2010
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 "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 predict_paths_leading_to_edge (edge, enum br_predictor, enum prediction);
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_get_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 < ENTRY_BLOCK_PTR->frequency / 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
200 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
201
202 bool
203 probably_never_executed_bb_p (const_basic_block bb)
204 {
205   if (profile_info && flag_branch_probabilities)
206     return ((bb->count + profile_info->runs / 2) / profile_info->runs) == 0;
207   if ((!profile_info || !flag_branch_probabilities)
208       && (cgraph_get_node (current_function_decl)->frequency
209           == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED))
210     return true;
211   return false;
212 }
213
214 /* Return true if NODE should be optimized for size.  */
215
216 bool
217 cgraph_optimize_for_size_p (struct cgraph_node *node)
218 {
219   if (optimize_size)
220     return true;
221   if (node && (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED))
222     return true;
223   else
224     return false;
225 }
226
227 /* Return true when current function should always be optimized for size.  */
228
229 bool
230 optimize_function_for_size_p (struct function *fun)
231 {
232   if (optimize_size)
233     return true;
234   if (!fun || !fun->decl)
235     return false;
236   return cgraph_optimize_for_size_p (cgraph_get_node (fun->decl));
237 }
238
239 /* Return true when current function should always be optimized for speed.  */
240
241 bool
242 optimize_function_for_speed_p (struct function *fun)
243 {
244   return !optimize_function_for_size_p (fun);
245 }
246
247 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
248
249 bool
250 optimize_bb_for_size_p (const_basic_block bb)
251 {
252   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_bb_p (bb);
253 }
254
255 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
256
257 bool
258 optimize_bb_for_speed_p (const_basic_block bb)
259 {
260   return !optimize_bb_for_size_p (bb);
261 }
262
263 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
264
265 bool
266 optimize_edge_for_size_p (edge e)
267 {
268   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_edge_p (e);
269 }
270
271 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
272
273 bool
274 optimize_edge_for_speed_p (edge e)
275 {
276   return !optimize_edge_for_size_p (e);
277 }
278
279 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
280
281 bool
282 optimize_insn_for_size_p (void)
283 {
284   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !crtl->maybe_hot_insn_p;
285 }
286
287 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
288
289 bool
290 optimize_insn_for_speed_p (void)
291 {
292   return !optimize_insn_for_size_p ();
293 }
294
295 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for size.  */
296
297 bool
298 optimize_loop_for_size_p (struct loop *loop)
299 {
300   return optimize_bb_for_size_p (loop->header);
301 }
302
303 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for speed.  */
304
305 bool
306 optimize_loop_for_speed_p (struct loop *loop)
307 {
308   return optimize_bb_for_speed_p (loop->header);
309 }
310
311 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for speed.  */
312
313 bool
314 optimize_loop_nest_for_speed_p (struct loop *loop)
315 {
316   struct loop *l = loop;
317   if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
318     return true;
319   l = loop->inner;
320   while (l && l != loop)
321     {
322       if (optimize_loop_for_speed_p (l))
323         return true;
324       if (l->inner)
325         l = l->inner;
326       else if (l->next)
327         l = l->next;
328       else
329         {
330           while (l != loop && !l->next)
331             l = loop_outer (l);
332           if (l != loop)
333             l = l->next;
334         }
335     }
336   return false;
337 }
338
339 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for size.  */
340
341 bool
342 optimize_loop_nest_for_size_p (struct loop *loop)
343 {
344   return !optimize_loop_nest_for_speed_p (loop);
345 }
346
347 /* Return true when edge E is likely to be well predictable by branch
348    predictor.  */
349
350 bool
351 predictable_edge_p (edge e)
352 {
353   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
354     return false;
355   if ((e->probability
356        <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100)
357       || (REG_BR_PROB_BASE - e->probability
358           <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100))
359     return true;
360   return false;
361 }
362
363
364 /* Set RTL expansion for BB profile.  */
365
366 void
367 rtl_profile_for_bb (basic_block bb)
368 {
369   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_bb_p (bb);
370 }
371
372 /* Set RTL expansion for edge profile.  */
373
374 void
375 rtl_profile_for_edge (edge e)
376 {
377   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_edge_p (e);
378 }
379
380 /* Set RTL expansion to default mode (i.e. when profile info is not known).  */
381 void
382 default_rtl_profile (void)
383 {
384   crtl->maybe_hot_insn_p = true;
385 }
386
387 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
388    PREDICTOR.  */
389
390 bool
391 rtl_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
392 {
393   rtx note;
394   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
395     return false;
396   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
397     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
398         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
399       return true;
400   return false;
401 }
402
403 /* This map contains for a basic block the list of predictions for the
404    outgoing edges.  */
405
406 static struct pointer_map_t *bb_predictions;
407
408 /*  Structure representing predictions in tree level. */
409
410 struct edge_prediction {
411     struct edge_prediction *ep_next;
412     edge ep_edge;
413     enum br_predictor ep_predictor;
414     int ep_probability;
415 };
416
417 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
418    PREDICTOR.  */
419
420 bool
421 gimple_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
422 {
423   struct edge_prediction *i;
424   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
425
426   if (!preds)
427     return false;
428
429   for (i = (struct edge_prediction *) *preds; i; i = i->ep_next)
430     if (i->ep_predictor == predictor)
431       return true;
432   return false;
433 }
434
435 /* Return true when the probability of edge is reliable.
436
437    The profile guessing code is good at predicting branch outcome (ie.
438    taken/not taken), that is predicted right slightly over 75% of time.
439    It is however notoriously poor on predicting the probability itself.
440    In general the profile appear a lot flatter (with probabilities closer
441    to 50%) than the reality so it is bad idea to use it to drive optimization
442    such as those disabling dynamic branch prediction for well predictable
443    branches.
444
445    There are two exceptions - edges leading to noreturn edges and edges
446    predicted by number of iterations heuristics are predicted well.  This macro
447    should be able to distinguish those, but at the moment it simply check for
448    noreturn heuristic that is only one giving probability over 99% or bellow
449    1%.  In future we might want to propagate reliability information across the
450    CFG if we find this information useful on multiple places.   */
451 static bool
452 probability_reliable_p (int prob)
453 {
454   return (profile_status == PROFILE_READ
455           || (profile_status == PROFILE_GUESSED
456               && (prob <= HITRATE (1) || prob >= HITRATE (99))));
457 }
458
459 /* Same predicate as above, working on edges.  */
460 bool
461 edge_probability_reliable_p (const_edge e)
462 {
463   return probability_reliable_p (e->probability);
464 }
465
466 /* Same predicate as edge_probability_reliable_p, working on notes.  */
467 bool
468 br_prob_note_reliable_p (const_rtx note)
469 {
470   gcc_assert (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB);
471   return probability_reliable_p (INTVAL (XEXP (note, 0)));
472 }
473
474 static void
475 predict_insn (rtx insn, enum br_predictor predictor, int probability)
476 {
477   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
478   if (!flag_guess_branch_prob)
479     return;
480
481   add_reg_note (insn, REG_BR_PRED,
482                 gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
483                                 GEN_INT ((int) predictor),
484                                 GEN_INT ((int) probability)));
485 }
486
487 /* Predict insn by given predictor.  */
488
489 void
490 predict_insn_def (rtx insn, enum br_predictor predictor,
491                   enum prediction taken)
492 {
493    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
494
495    if (taken != TAKEN)
496      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
497
498    predict_insn (insn, predictor, probability);
499 }
500
501 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
502
503 void
504 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
505 {
506   rtx last_insn;
507   last_insn = BB_END (e->src);
508
509   /* We can store the branch prediction information only about
510      conditional jumps.  */
511   if (!any_condjump_p (last_insn))
512     return;
513
514   /* We always store probability of branching.  */
515   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
516     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
517
518   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
519 }
520
521 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
522 void
523 gimple_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
524 {
525   gcc_assert (profile_status != PROFILE_GUESSED);
526   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1)
527       && flag_guess_branch_prob && optimize)
528     {
529       struct edge_prediction *i = XNEW (struct edge_prediction);
530       void **preds = pointer_map_insert (bb_predictions, e->src);
531
532       i->ep_next = (struct edge_prediction *) *preds;
533       *preds = i;
534       i->ep_probability = probability;
535       i->ep_predictor = predictor;
536       i->ep_edge = e;
537     }
538 }
539
540 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
541    to edge E.  */
542 void
543 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
544 {
545   void **preds;
546
547   if (!bb_predictions)
548     return;
549
550   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, e->src);
551
552   if (preds)
553     {
554       struct edge_prediction **prediction = (struct edge_prediction **) preds;
555       struct edge_prediction *next;
556
557       while (*prediction)
558         {
559           if ((*prediction)->ep_edge == e)
560             {
561               next = (*prediction)->ep_next;
562               free (*prediction);
563               *prediction = next;
564             }
565           else
566             prediction = &((*prediction)->ep_next);
567         }
568     }
569 }
570
571 /* Clears the list of predictions stored for BB.  */
572
573 static void
574 clear_bb_predictions (basic_block bb)
575 {
576   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
577   struct edge_prediction *pred, *next;
578
579   if (!preds)
580     return;
581
582   for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = next)
583     {
584       next = pred->ep_next;
585       free (pred);
586     }
587   *preds = NULL;
588 }
589
590 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
591    At the moment we represent predictions only on conditional
592    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
593 static bool
594 can_predict_insn_p (const_rtx insn)
595 {
596   return (JUMP_P (insn)
597           && any_condjump_p (insn)
598           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
599 }
600
601 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
602
603 void
604 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
605                   enum prediction taken)
606 {
607    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
608
609    if (taken != TAKEN)
610      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
611
612    predict_edge (e, predictor, probability);
613 }
614
615 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
616    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
617
618 void
619 invert_br_probabilities (rtx insn)
620 {
621   rtx note;
622
623   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
624     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
625       XEXP (note, 0) = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (note, 0)));
626     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
627       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
628         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
629 }
630
631 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
632
633 static void
634 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
635                  basic_block bb, int used)
636 {
637   edge e;
638   edge_iterator ei;
639
640   if (!file)
641     return;
642
643   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
644     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
645       break;
646
647   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
648            predictor_info[predictor].name,
649            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
650
651   if (bb->count)
652     {
653       fprintf (file, "  exec ");
654       fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, bb->count);
655       if (e)
656         {
657           fprintf (file, " hit ");
658           fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, e->count);
659           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
660         }
661     }
662
663   fprintf (file, "\n");
664 }
665
666 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
667    evenly and hope for the best.  */
668 static void
669 set_even_probabilities (basic_block bb)
670 {
671   int nedges = 0;
672   edge e;
673   edge_iterator ei;
674
675   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
676     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
677       nedges ++;
678   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
679     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
680       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
681     else
682       e->probability = 0;
683 }
684
685 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
686    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
687
688 static void
689 combine_predictions_for_insn (rtx insn, basic_block bb)
690 {
691   rtx prob_note;
692   rtx *pnote;
693   rtx note;
694   int best_probability = PROB_EVEN;
695   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
696   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
697   int d;
698   bool first_match = false;
699   bool found = false;
700
701   if (!can_predict_insn_p (insn))
702     {
703       set_even_probabilities (bb);
704       return;
705     }
706
707   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
708   pnote = &REG_NOTES (insn);
709   if (dump_file)
710     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
711              bb->index);
712
713   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
714      by predictor with smallest index.  */
715   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
716     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
717       {
718         enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
719                                        INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)));
720         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
721
722         found = true;
723         if (best_predictor > predictor)
724           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
725
726         d = (combined_probability * probability
727              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
728              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
729
730         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
731         if (d == 0)
732           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
733           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
734         else
735           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
736                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
737       }
738
739   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
740      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
741      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
742
743   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
744     first_match = true;
745
746   if (!found)
747     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
748                      combined_probability, bb, true);
749   else
750     {
751       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
752                        bb, !first_match);
753       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
754                        bb, first_match);
755     }
756
757   if (first_match)
758     combined_probability = best_probability;
759   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
760
761   while (*pnote)
762     {
763       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
764         {
765           enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
766                                          INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0)));
767           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
768
769           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
770                            !first_match || best_predictor == predictor);
771           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
772         }
773       else
774         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
775     }
776
777   if (!prob_note)
778     {
779       add_reg_note (insn, REG_BR_PROB, GEN_INT (combined_probability));
780
781       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
782          conditional jump.  */
783       if (!single_succ_p (bb))
784         {
785           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
786           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
787             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
788         }
789     }
790   else if (!single_succ_p (bb))
791     {
792       int prob = INTVAL (XEXP (prob_note, 0));
793
794       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
795       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
796     }
797   else
798     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
799 }
800
801 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
802    Remove now useless prediction entries.  */
803
804 static void
805 combine_predictions_for_bb (basic_block bb)
806 {
807   int best_probability = PROB_EVEN;
808   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
809   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
810   int d;
811   bool first_match = false;
812   bool found = false;
813   struct edge_prediction *pred;
814   int nedges = 0;
815   edge e, first = NULL, second = NULL;
816   edge_iterator ei;
817   void **preds;
818
819   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
820     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
821       {
822         nedges ++;
823         if (first && !second)
824           second = e;
825         if (!first)
826           first = e;
827       }
828
829   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy.
830
831      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
832      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
833      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
834      this later.  */
835   if (nedges != 2)
836     {
837       if (!bb->count)
838         set_even_probabilities (bb);
839       clear_bb_predictions (bb);
840       if (dump_file)
841         fprintf (dump_file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
842                  nedges, bb->index);
843       return;
844     }
845
846   if (dump_file)
847     fprintf (dump_file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
848
849   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
850   if (preds)
851     {
852       /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
853          by predictor with smallest index.  */
854       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
855         {
856           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
857           int probability = pred->ep_probability;
858
859           if (pred->ep_edge != first)
860             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
861
862           found = true;
863           /* First match heuristics would be widly confused if we predicted
864              both directions.  */
865           if (best_predictor > predictor)
866             {
867               struct edge_prediction *pred2;
868               int prob = probability;
869
870               for (pred2 = (struct edge_prediction *) *preds; pred2; pred2 = pred2->ep_next)
871                if (pred2 != pred && pred2->ep_predictor == pred->ep_predictor)
872                  {
873                    int probability2 = pred->ep_probability;
874
875                    if (pred2->ep_edge != first)
876                      probability2 = REG_BR_PROB_BASE - probability2;
877
878                    if ((probability < REG_BR_PROB_BASE / 2) !=
879                        (probability2 < REG_BR_PROB_BASE / 2))
880                      break;
881
882                    /* If the same predictor later gave better result, go for it! */
883                    if ((probability >= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 > probability))
884                        || (probability <= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 < probability)))
885                      prob = probability2;
886                  }
887               if (!pred2)
888                 best_probability = prob, best_predictor = predictor;
889             }
890
891           d = (combined_probability * probability
892                + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
893                * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
894
895           /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
896           if (d == 0)
897             /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
898             combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
899           else
900             combined_probability = (((double) combined_probability)
901                                     * probability
902                                     * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
903         }
904     }
905
906   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
907      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
908      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
909
910   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
911     first_match = true;
912
913   if (!found)
914     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
915   else
916     {
917       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
918                        !first_match);
919       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
920                        first_match);
921     }
922
923   if (first_match)
924     combined_probability = best_probability;
925   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
926
927   if (preds)
928     {
929       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
930         {
931           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
932           int probability = pred->ep_probability;
933
934           if (pred->ep_edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
935             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
936           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
937                            !first_match || best_predictor == predictor);
938         }
939     }
940   clear_bb_predictions (bb);
941
942   if (!bb->count)
943     {
944       first->probability = combined_probability;
945       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
946     }
947 }
948
949 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.  */
950
951 static void
952 predict_loops (void)
953 {
954   loop_iterator li;
955   struct loop *loop;
956
957   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
958      natural loop.  */
959   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
960     {
961       basic_block bb, *bbs;
962       unsigned j, n_exits;
963       VEC (edge, heap) *exits;
964       struct tree_niter_desc niter_desc;
965       edge ex;
966
967       exits = get_loop_exit_edges (loop);
968       n_exits = VEC_length (edge, exits);
969
970       FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, j, ex)
971         {
972           tree niter = NULL;
973           HOST_WIDE_INT nitercst;
974           int max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_PREDICTED_ITERATIONS);
975           int probability;
976           enum br_predictor predictor;
977
978           if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
979             niter = niter_desc.niter;
980           if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
981             niter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
982
983           if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
984             {
985               if (host_integerp (niter, 1)
986                   && max
987                   && compare_tree_int (niter, max - 1) == -1)
988                 nitercst = tree_low_cst (niter, 1) + 1;
989               else
990                 nitercst = max;
991               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS;
992             }
993           /* If we have just one exit and we can derive some information about
994              the number of iterations of the loop from the statements inside
995              the loop, use it to predict this exit.  */
996           else if (n_exits == 1)
997             {
998               nitercst = max_stmt_executions_int (loop, false);
999               if (nitercst < 0)
1000                 continue;
1001               if (nitercst > max)
1002                 nitercst = max;
1003
1004               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED;
1005             }
1006           else
1007             continue;
1008
1009           /* If the prediction for number of iterations is zero, do not
1010              predict the exit edges.  */
1011           if (nitercst == 0)
1012             continue;
1013
1014           probability = ((REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst);
1015           predict_edge (ex, predictor, probability);
1016         }
1017       VEC_free (edge, heap, exits);
1018
1019       bbs = get_loop_body (loop);
1020
1021       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
1022         {
1023           int header_found = 0;
1024           edge e;
1025           edge_iterator ei;
1026
1027           bb = bbs[j];
1028
1029           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
1030              statements construct loops via "non-loop" constructs
1031              in the source language and are better to be handled
1032              separately.  */
1033           if (predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
1034             continue;
1035
1036           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
1037              loop's head as taken.  */
1038           if (bb == loop->latch)
1039             {
1040               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1041               if (e)
1042                 {
1043                   header_found = 1;
1044                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
1045                 }
1046             }
1047
1048           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
1049              conditional has no loop header successors as not taken.  */
1050           if (!header_found
1051               /* If we already used more reliable loop exit predictors, do not
1052                  bother with PRED_LOOP_EXIT.  */
1053               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1054               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS))
1055             {
1056               /* For loop with many exits we don't want to predict all exits
1057                  with the pretty large probability, because if all exits are
1058                  considered in row, the loop would be predicted to iterate
1059                  almost never.  The code to divide probability by number of
1060                  exits is very rough.  It should compute the number of exits
1061                  taken in each patch through function (not the overall number
1062                  of exits that might be a lot higher for loops with wide switch
1063                  statements in them) and compute n-th square root.
1064
1065                  We limit the minimal probability by 2% to avoid
1066                  EDGE_PROBABILITY_RELIABLE from trusting the branch prediction
1067                  as this was causing regression in perl benchmark containing such
1068                  a wide loop.  */
1069
1070               int probability = ((REG_BR_PROB_BASE
1071                                   - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
1072                                  / n_exits);
1073               if (probability < HITRATE (2))
1074                 probability = HITRATE (2);
1075               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1076                 if (e->dest->index < NUM_FIXED_BLOCKS
1077                     || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1078                   predict_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, probability);
1079             }
1080         }
1081
1082       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
1083       free (bbs);
1084     }
1085 }
1086
1087 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
1088    properties.  */
1089 static void
1090 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
1091 {
1092   rtx last_insn = BB_END (bb);
1093   rtx cond;
1094
1095   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
1096     return;
1097   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
1098   if (! cond)
1099     return;
1100
1101   /* Try "pointer heuristic."
1102      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1103      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1104   if (COMPARISON_P (cond)
1105       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
1106           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
1107     {
1108       if (GET_CODE (cond) == EQ)
1109         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
1110       else if (GET_CODE (cond) == NE)
1111         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
1112     }
1113   else
1114
1115   /* Try "opcode heuristic."
1116      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1117      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1118      about signed comparisons against zero.  */
1119     switch (GET_CODE (cond))
1120       {
1121       case CONST_INT:
1122         /* Unconditional branch.  */
1123         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
1124                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1125         break;
1126
1127       case EQ:
1128       case UNEQ:
1129         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1130            unpredictable way because of special role of = tests in
1131            FP code.  */
1132         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1133           ;
1134         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1135            nothing useful to predict about them.  */
1136         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1137                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1138           ;
1139         else
1140           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1141         break;
1142
1143       case NE:
1144       case LTGT:
1145         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1146            unpredictable way because of special role of = tests in
1147            FP code.  */
1148         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1149           ;
1150         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1151            nothing useful to predict about them.  */
1152         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1153                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1154           ;
1155         else
1156           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1157         break;
1158
1159       case ORDERED:
1160         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
1161         break;
1162
1163       case UNORDERED:
1164         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1165         break;
1166
1167       case LE:
1168       case LT:
1169         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1170             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1171           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1172         break;
1173
1174       case GE:
1175       case GT:
1176         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1177             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1178           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1179         break;
1180
1181       default:
1182         break;
1183       }
1184 }
1185
1186 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
1187 void
1188 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
1189 {
1190   bb_estimate_probability_locally (bb);
1191   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
1192 }
1193 \f
1194 static tree expr_expected_value (tree, bitmap);
1195
1196 /* Helper function for expr_expected_value.  */
1197
1198 static tree
1199 expr_expected_value_1 (tree type, tree op0, enum tree_code code,
1200                        tree op1, bitmap visited)
1201 {
1202   gimple def;
1203
1204   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1205     {
1206       if (TREE_CONSTANT (op0))
1207         return op0;
1208
1209       if (code != SSA_NAME)
1210         return NULL_TREE;
1211
1212       def = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
1213
1214       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
1215       if (!bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (op0)))
1216         return NULL;
1217
1218       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI)
1219         {
1220           /* All the arguments of the PHI node must have the same constant
1221              length.  */
1222           int i, n = gimple_phi_num_args (def);
1223           tree val = NULL, new_val;
1224
1225           for (i = 0; i < n; i++)
1226             {
1227               tree arg = PHI_ARG_DEF (def, i);
1228
1229               /* If this PHI has itself as an argument, we cannot
1230                  determine the string length of this argument.  However,
1231                  if we can find an expected constant value for the other
1232                  PHI args then we can still be sure that this is
1233                  likely a constant.  So be optimistic and just
1234                  continue with the next argument.  */
1235               if (arg == PHI_RESULT (def))
1236                 continue;
1237
1238               new_val = expr_expected_value (arg, visited);
1239               if (!new_val)
1240                 return NULL;
1241               if (!val)
1242                 val = new_val;
1243               else if (!operand_equal_p (val, new_val, false))
1244                 return NULL;
1245             }
1246           return val;
1247         }
1248       if (is_gimple_assign (def))
1249         {
1250           if (gimple_assign_lhs (def) != op0)
1251             return NULL;
1252
1253           return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (def)),
1254                                         gimple_assign_rhs1 (def),
1255                                         gimple_assign_rhs_code (def),
1256                                         gimple_assign_rhs2 (def),
1257                                         visited);
1258         }
1259
1260       if (is_gimple_call (def))
1261         {
1262           tree decl = gimple_call_fndecl (def);
1263           if (!decl)
1264             return NULL;
1265           if (DECL_BUILT_IN_CLASS (decl) == BUILT_IN_NORMAL)
1266             switch (DECL_FUNCTION_CODE (decl))
1267               {
1268               case BUILT_IN_EXPECT:
1269                 {
1270                   tree val;
1271                   if (gimple_call_num_args (def) != 2)
1272                     return NULL;
1273                   val = gimple_call_arg (def, 0);
1274                   if (TREE_CONSTANT (val))
1275                     return val;
1276                   return gimple_call_arg (def, 1);
1277                 }
1278
1279               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_N:
1280               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_1:
1281               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_2:
1282               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_4:
1283               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_8:
1284               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_16:
1285               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE:
1286               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_N:
1287               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_1:
1288               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_2:
1289               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_4:
1290               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_8:
1291               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_16:
1292                 /* Assume that any given atomic operation has low contention,
1293                    and thus the compare-and-swap operation succeeds.  */
1294                 return boolean_true_node;
1295             }
1296         }
1297
1298       return NULL;
1299     }
1300
1301   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_BINARY_RHS)
1302     {
1303       tree res;
1304       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1305       if (!op0)
1306         return NULL;
1307       op1 = expr_expected_value (op1, visited);
1308       if (!op1)
1309         return NULL;
1310       res = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1311       if (TREE_CONSTANT (res))
1312         return res;
1313       return NULL;
1314     }
1315   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_UNARY_RHS)
1316     {
1317       tree res;
1318       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1319       if (!op0)
1320         return NULL;
1321       res = fold_build1 (code, type, op0);
1322       if (TREE_CONSTANT (res))
1323         return res;
1324       return NULL;
1325     }
1326   return NULL;
1327 }
1328
1329 /* Return constant EXPR will likely have at execution time, NULL if unknown.
1330    The function is used by builtin_expect branch predictor so the evidence
1331    must come from this construct and additional possible constant folding.
1332
1333    We may want to implement more involved value guess (such as value range
1334    propagation based prediction), but such tricks shall go to new
1335    implementation.  */
1336
1337 static tree
1338 expr_expected_value (tree expr, bitmap visited)
1339 {
1340   enum tree_code code;
1341   tree op0, op1;
1342
1343   if (TREE_CONSTANT (expr))
1344     return expr;
1345
1346   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1347   return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (expr),
1348                                 op0, code, op1, visited);
1349 }
1350
1351 \f
1352 /* Get rid of all builtin_expect calls and GIMPLE_PREDICT statements
1353    we no longer need.  */
1354 static unsigned int
1355 strip_predict_hints (void)
1356 {
1357   basic_block bb;
1358   gimple ass_stmt;
1359   tree var;
1360
1361   FOR_EACH_BB (bb)
1362     {
1363       gimple_stmt_iterator bi;
1364       for (bi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bi);)
1365         {
1366           gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1367
1368           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1369             {
1370               gsi_remove (&bi, true);
1371               continue;
1372             }
1373           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_CALL)
1374             {
1375               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
1376
1377               if (fndecl
1378                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
1379                   && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
1380                   && gimple_call_num_args (stmt) == 2)
1381                 {
1382                   var = gimple_call_lhs (stmt);
1383                   if (var)
1384                     {
1385                       ass_stmt
1386                         = gimple_build_assign (var, gimple_call_arg (stmt, 0));
1387                       gsi_replace (&bi, ass_stmt, true);
1388                     }
1389                   else
1390                     {
1391                       gsi_remove (&bi, true);
1392                       continue;
1393                     }
1394                 }
1395             }
1396           gsi_next (&bi);
1397         }
1398     }
1399   return 0;
1400 }
1401 \f
1402 /* Predict using opcode of the last statement in basic block.  */
1403 static void
1404 tree_predict_by_opcode (basic_block bb)
1405 {
1406   gimple stmt = last_stmt (bb);
1407   edge then_edge;
1408   tree op0, op1;
1409   tree type;
1410   tree val;
1411   enum tree_code cmp;
1412   bitmap visited;
1413   edge_iterator ei;
1414
1415   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1416     return;
1417   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1418     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1419       break;
1420   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1421   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1422   cmp = gimple_cond_code (stmt);
1423   type = TREE_TYPE (op0);
1424   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1425   val = expr_expected_value_1 (boolean_type_node, op0, cmp, op1, visited);
1426   BITMAP_FREE (visited);
1427   if (val)
1428     {
1429       if (integer_zerop (val))
1430         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, NOT_TAKEN);
1431       else
1432         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, TAKEN);
1433       return;
1434     }
1435   /* Try "pointer heuristic."
1436      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1437      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1438   if (POINTER_TYPE_P (type))
1439     {
1440       if (cmp == EQ_EXPR)
1441         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, NOT_TAKEN);
1442       else if (cmp == NE_EXPR)
1443         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, TAKEN);
1444     }
1445   else
1446
1447   /* Try "opcode heuristic."
1448      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1449      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1450      about signed comparisons against zero.  */
1451     switch (cmp)
1452       {
1453       case EQ_EXPR:
1454       case UNEQ_EXPR:
1455         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1456            unpredictable way because of special role of = tests in
1457            FP code.  */
1458         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1459           ;
1460         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1461            nothing useful to predict about them.  */
1462         else if (integer_zerop (op0) || integer_zerop (op1))
1463           ;
1464         else
1465           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1466         break;
1467
1468       case NE_EXPR:
1469       case LTGT_EXPR:
1470         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1471            unpredictable way because of special role of = tests in
1472            FP code.  */
1473         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1474           ;
1475         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1476            nothing useful to predict about them.  */
1477         else if (integer_zerop (op0)
1478                  || integer_zerop (op1))
1479           ;
1480         else
1481           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1482         break;
1483
1484       case ORDERED_EXPR:
1485         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, TAKEN);
1486         break;
1487
1488       case UNORDERED_EXPR:
1489         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1490         break;
1491
1492       case LE_EXPR:
1493       case LT_EXPR:
1494         if (integer_zerop (op1)
1495             || integer_onep (op1)
1496             || integer_all_onesp (op1)
1497             || real_zerop (op1)
1498             || real_onep (op1)
1499             || real_minus_onep (op1))
1500           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1501         break;
1502
1503       case GE_EXPR:
1504       case GT_EXPR:
1505         if (integer_zerop (op1)
1506             || integer_onep (op1)
1507             || integer_all_onesp (op1)
1508             || real_zerop (op1)
1509             || real_onep (op1)
1510             || real_minus_onep (op1))
1511           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1512         break;
1513
1514       default:
1515         break;
1516       }
1517 }
1518
1519 /* Try to guess whether the value of return means error code.  */
1520
1521 static enum br_predictor
1522 return_prediction (tree val, enum prediction *prediction)
1523 {
1524   /* VOID.  */
1525   if (!val)
1526     return PRED_NO_PREDICTION;
1527   /* Different heuristics for pointers and scalars.  */
1528   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1529     {
1530       /* NULL is usually not returned.  */
1531       if (integer_zerop (val))
1532         {
1533           *prediction = NOT_TAKEN;
1534           return PRED_NULL_RETURN;
1535         }
1536     }
1537   else if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1538     {
1539       /* Negative return values are often used to indicate
1540          errors.  */
1541       if (TREE_CODE (val) == INTEGER_CST
1542           && tree_int_cst_sgn (val) < 0)
1543         {
1544           *prediction = NOT_TAKEN;
1545           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
1546         }
1547       /* Constant return values seems to be commonly taken.
1548          Zero/one often represent booleans so exclude them from the
1549          heuristics.  */
1550       if (TREE_CONSTANT (val)
1551           && (!integer_zerop (val) && !integer_onep (val)))
1552         {
1553           *prediction = TAKEN;
1554           return PRED_CONST_RETURN;
1555         }
1556     }
1557   return PRED_NO_PREDICTION;
1558 }
1559
1560 /* Find the basic block with return expression and look up for possible
1561    return value trying to apply RETURN_PREDICTION heuristics.  */
1562 static void
1563 apply_return_prediction (void)
1564 {
1565   gimple return_stmt = NULL;
1566   tree return_val;
1567   edge e;
1568   gimple phi;
1569   int phi_num_args, i;
1570   enum br_predictor pred;
1571   enum prediction direction;
1572   edge_iterator ei;
1573
1574   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1575     {
1576       return_stmt = last_stmt (e->src);
1577       if (return_stmt
1578           && gimple_code (return_stmt) == GIMPLE_RETURN)
1579         break;
1580     }
1581   if (!e)
1582     return;
1583   return_val = gimple_return_retval (return_stmt);
1584   if (!return_val)
1585     return;
1586   if (TREE_CODE (return_val) != SSA_NAME
1587       || !SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)
1588       || gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)) != GIMPLE_PHI)
1589     return;
1590   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (return_val);
1591   phi_num_args = gimple_phi_num_args (phi);
1592   pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, 0), &direction);
1593
1594   /* Avoid the degenerate case where all return values form the function
1595      belongs to same category (ie they are all positive constants)
1596      so we can hardly say something about them.  */
1597   for (i = 1; i < phi_num_args; i++)
1598     if (pred != return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction))
1599       break;
1600   if (i != phi_num_args)
1601     for (i = 0; i < phi_num_args; i++)
1602       {
1603         pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction);
1604         if (pred != PRED_NO_PREDICTION)
1605           predict_paths_leading_to_edge (gimple_phi_arg_edge (phi, i), pred,
1606                                          direction);
1607       }
1608 }
1609
1610 /* Look for basic block that contains unlikely to happen events
1611    (such as noreturn calls) and mark all paths leading to execution
1612    of this basic blocks as unlikely.  */
1613
1614 static void
1615 tree_bb_level_predictions (void)
1616 {
1617   basic_block bb;
1618   bool has_return_edges = false;
1619   edge e;
1620   edge_iterator ei;
1621
1622   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1623     if (!(e->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_FAKE | EDGE_EH)))
1624       {
1625         has_return_edges = true;
1626         break;
1627       }
1628
1629   apply_return_prediction ();
1630
1631   FOR_EACH_BB (bb)
1632     {
1633       gimple_stmt_iterator gsi;
1634
1635       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1636         {
1637           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1638           tree decl;
1639
1640           if (is_gimple_call (stmt))
1641             {
1642               if ((gimple_call_flags (stmt) & ECF_NORETURN)
1643                   && has_return_edges)
1644                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_NORETURN,
1645                                           NOT_TAKEN);
1646               decl = gimple_call_fndecl (stmt);
1647               if (decl
1648                   && lookup_attribute ("cold",
1649                                        DECL_ATTRIBUTES (decl)))
1650                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_COLD_FUNCTION,
1651                                           NOT_TAKEN);
1652             }
1653           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1654             {
1655               predict_paths_leading_to (bb, gimple_predict_predictor (stmt),
1656                                         gimple_predict_outcome (stmt));
1657               /* Keep GIMPLE_PREDICT around so early inlining will propagate
1658                  hints to callers.  */
1659             }
1660         }
1661     }
1662 }
1663
1664 #ifdef ENABLE_CHECKING
1665
1666 /* Callback for pointer_map_traverse, asserts that the pointer map is
1667    empty.  */
1668
1669 static bool
1670 assert_is_empty (const void *key ATTRIBUTE_UNUSED, void **value,
1671                  void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1672 {
1673   gcc_assert (!*value);
1674   return false;
1675 }
1676 #endif
1677
1678 /* Predict branch probabilities and estimate profile for basic block BB.  */
1679
1680 static void
1681 tree_estimate_probability_bb (basic_block bb)
1682 {
1683   edge e;
1684   edge_iterator ei;
1685   gimple last;
1686
1687   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1688     {
1689       /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
1690          care for error returns and other cases are often used for
1691          fast paths through function.
1692
1693          Since we've already removed the return statements, we are
1694          looking for CFG like:
1695
1696          if (conditional)
1697          {
1698          ..
1699          goto return_block
1700          }
1701          some other blocks
1702          return_block:
1703          return_stmt.  */
1704       if (e->dest != bb->next_bb
1705           && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1706           && single_succ_p (e->dest)
1707           && single_succ_edge (e->dest)->dest == EXIT_BLOCK_PTR
1708           && (last = last_stmt (e->dest)) != NULL
1709           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
1710         {
1711           edge e1;
1712           edge_iterator ei1;
1713
1714           if (single_succ_p (bb))
1715             {
1716               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
1717                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
1718                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
1719                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1720                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1721             }
1722           else
1723             if (!predicted_by_p (e->src, PRED_NULL_RETURN)
1724                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_CONST_RETURN)
1725                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1726               predict_edge_def (e, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1727         }
1728
1729       /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
1730          but it doesn't postdominate us).  */
1731       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR && e->dest != bb
1732           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
1733           && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
1734         {
1735           gimple_stmt_iterator bi;
1736
1737           /* The call heuristic claims that a guarded function call
1738              is improbable.  This is because such calls are often used
1739              to signal exceptional situations such as printing error
1740              messages.  */
1741           for (bi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (bi);
1742                gsi_next (&bi))
1743             {
1744               gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1745               if (is_gimple_call (stmt)
1746                   /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
1747                      something exceptional.  */
1748                   && gimple_has_side_effects (stmt))
1749                 {
1750                   predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
1751                   break;
1752                 }
1753             }
1754         }
1755     }
1756   tree_predict_by_opcode (bb);
1757 }
1758
1759 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1760    This function can be called from the loop optimizers to recompute
1761    the profile information.  */
1762
1763 void
1764 tree_estimate_probability (void)
1765 {
1766   basic_block bb;
1767
1768   add_noreturn_fake_exit_edges ();
1769   connect_infinite_loops_to_exit ();
1770   /* We use loop_niter_by_eval, which requires that the loops have
1771      preheaders.  */
1772   create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
1773   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1774
1775   bb_predictions = pointer_map_create ();
1776   tree_bb_level_predictions ();
1777   record_loop_exits ();
1778
1779   if (number_of_loops () > 1)
1780     predict_loops ();
1781
1782   FOR_EACH_BB (bb)
1783     tree_estimate_probability_bb (bb);
1784
1785   FOR_EACH_BB (bb)
1786     combine_predictions_for_bb (bb);
1787
1788 #ifdef ENABLE_CHECKING
1789   pointer_map_traverse (bb_predictions, assert_is_empty, NULL);
1790 #endif
1791   pointer_map_destroy (bb_predictions);
1792   bb_predictions = NULL;
1793
1794   estimate_bb_frequencies ();
1795   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1796   remove_fake_exit_edges ();
1797 }
1798
1799 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1800    This is the driver function for PASS_PROFILE.  */
1801
1802 static unsigned int
1803 tree_estimate_probability_driver (void)
1804 {
1805   unsigned nb_loops;
1806
1807   loop_optimizer_init (0);
1808   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1809     flow_loops_dump (dump_file, NULL, 0);
1810
1811   mark_irreducible_loops ();
1812
1813   nb_loops = number_of_loops ();
1814   if (nb_loops > 1)
1815     scev_initialize ();
1816
1817   tree_estimate_probability ();
1818
1819   if (nb_loops > 1)
1820     scev_finalize ();
1821
1822   loop_optimizer_finalize ();
1823   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1824     gimple_dump_cfg (dump_file, dump_flags);
1825   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
1826     profile_status = PROFILE_GUESSED;
1827   return 0;
1828 }
1829 \f
1830 /* Predict edges to successors of CUR whose sources are not postdominated by
1831    BB by PRED and recurse to all postdominators.  */
1832
1833 static void
1834 predict_paths_for_bb (basic_block cur, basic_block bb,
1835                       enum br_predictor pred,
1836                       enum prediction taken,
1837                       bitmap visited)
1838 {
1839   edge e;
1840   edge_iterator ei;
1841   basic_block son;
1842
1843   /* We are looking for all edges forming edge cut induced by
1844      set of all blocks postdominated by BB.  */
1845   FOR_EACH_EDGE (e, ei, cur->preds)
1846     if (e->src->index >= NUM_FIXED_BLOCKS
1847         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, bb))
1848     {
1849       edge e2;
1850       edge_iterator ei2;
1851       bool found = false;
1852
1853       /* Ignore fake edges and eh, we predict them as not taken anyway.  */
1854       if (e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
1855         continue;
1856       gcc_assert (bb == cur || dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, cur, bb));
1857
1858       /* See if there is an edge from e->src that is not abnormal
1859          and does not lead to BB.  */
1860       FOR_EACH_EDGE (e2, ei2, e->src->succs)
1861         if (e2 != e
1862             && !(e2->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
1863             && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e2->dest, bb))
1864           {
1865             found = true;
1866             break;
1867           }
1868
1869       /* If there is non-abnormal path leaving e->src, predict edge
1870          using predictor.  Otherwise we need to look for paths
1871          leading to e->src.
1872
1873          The second may lead to infinite loop in the case we are predicitng
1874          regions that are only reachable by abnormal edges.  We simply
1875          prevent visiting given BB twice.  */
1876       if (found)
1877         predict_edge_def (e, pred, taken);
1878       else if (bitmap_set_bit (visited, e->src->index))
1879         predict_paths_for_bb (e->src, e->src, pred, taken, visited);
1880     }
1881   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, cur);
1882        son;
1883        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
1884     predict_paths_for_bb (son, bb, pred, taken, visited);
1885 }
1886
1887 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
1888    FLAGS.  */
1889
1890 static void
1891 predict_paths_leading_to (basic_block bb, enum br_predictor pred,
1892                           enum prediction taken)
1893 {
1894   bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1895   predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
1896   BITMAP_FREE (visited);
1897 }
1898
1899 /* Like predict_paths_leading_to but take edge instead of basic block.  */
1900
1901 static void
1902 predict_paths_leading_to_edge (edge e, enum br_predictor pred,
1903                                enum prediction taken)
1904 {
1905   bool has_nonloop_edge = false;
1906   edge_iterator ei;
1907   edge e2;
1908
1909   basic_block bb = e->src;
1910   FOR_EACH_EDGE (e2, ei, bb->succs)
1911     if (e2->dest != e->src && e2->dest != e->dest
1912         && !(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
1913         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e2->dest))
1914       {
1915         has_nonloop_edge = true;
1916         break;
1917       }
1918   if (!has_nonloop_edge)
1919     {
1920       bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1921       predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
1922       BITMAP_FREE (visited);
1923     }
1924   else
1925     predict_edge_def (e, pred, taken);
1926 }
1927 \f
1928 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
1929    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
1930
1931 typedef struct block_info_def
1932 {
1933   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
1934   sreal frequency;
1935
1936   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
1937   basic_block next;
1938
1939   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
1940   int npredecessors;
1941 } *block_info;
1942
1943 /* Similar information for edges.  */
1944 typedef struct edge_info_def
1945 {
1946   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
1947      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
1948      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
1949   sreal back_edge_prob;
1950   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
1951   unsigned int back_edge:1;
1952 } *edge_info;
1953
1954 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info) (B)->aux)
1955 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_info) (E)->aux)
1956
1957 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
1958    Propagate the frequencies in blocks marked in
1959    TOVISIT, starting in HEAD.  */
1960
1961 static void
1962 propagate_freq (basic_block head, bitmap tovisit)
1963 {
1964   basic_block bb;
1965   basic_block last;
1966   unsigned i;
1967   edge e;
1968   basic_block nextbb;
1969   bitmap_iterator bi;
1970
1971   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
1972      we need to visit first.  */
1973   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
1974     {
1975       edge_iterator ei;
1976       int count = 0;
1977
1978       bb = BASIC_BLOCK (i);
1979
1980       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1981         {
1982           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
1983
1984           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1985             count++;
1986           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
1987             fprintf (dump_file,
1988                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
1989                      e->src->index, bb->index);
1990         }
1991       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
1992       /* When function never returns, we will never process exit block.  */
1993       if (!count && bb == EXIT_BLOCK_PTR)
1994         bb->count = bb->frequency = 0;
1995     }
1996
1997   memcpy (&BLOCK_INFO (head)->frequency, &real_one, sizeof (real_one));
1998   last = head;
1999   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
2000     {
2001       edge_iterator ei;
2002       sreal cyclic_probability, frequency;
2003
2004       memcpy (&cyclic_probability, &real_zero, sizeof (real_zero));
2005       memcpy (&frequency, &real_zero, sizeof (real_zero));
2006
2007       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
2008       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
2009
2010       /* Compute frequency of basic block.  */
2011       if (bb != head)
2012         {
2013 #ifdef ENABLE_CHECKING
2014           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2015             gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
2016                         || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
2017 #endif
2018
2019           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2020             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
2021               {
2022                 sreal_add (&cyclic_probability, &cyclic_probability,
2023                            &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob);
2024               }
2025             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
2026               {
2027                 sreal tmp;
2028
2029                 /*  frequency += (e->probability
2030                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
2031                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
2032
2033                 sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
2034                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (e->src)->frequency);
2035                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &real_inv_br_prob_base);
2036                 sreal_add (&frequency, &frequency, &tmp);
2037               }
2038
2039           if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_zero) == 0)
2040             {
2041               memcpy (&BLOCK_INFO (bb)->frequency, &frequency,
2042                       sizeof (frequency));
2043             }
2044           else
2045             {
2046               if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_almost_one) > 0)
2047                 {
2048                   memcpy (&cyclic_probability, &real_almost_one,
2049                           sizeof (real_almost_one));
2050                 }
2051
2052               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
2053                                               / (1 - cyclic_probability) */
2054
2055               sreal_sub (&cyclic_probability, &real_one, &cyclic_probability);
2056               sreal_div (&BLOCK_INFO (bb)->frequency,
2057                          &frequency, &cyclic_probability);
2058             }
2059         }
2060
2061       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
2062
2063       e = find_edge (bb, head);
2064       if (e)
2065         {
2066           sreal tmp;
2067
2068           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
2069              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
2070              / REG_BR_PROB_BASE); */
2071
2072           sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
2073           sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency);
2074           sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2075                      &tmp, &real_inv_br_prob_base);
2076         }
2077
2078       /* Propagate to successor blocks.  */
2079       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2080         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
2081             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2082           {
2083             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
2084             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2085               {
2086                 if (!nextbb)
2087                   nextbb = e->dest;
2088                 else
2089                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
2090
2091                 last = e->dest;
2092               }
2093           }
2094     }
2095 }
2096
2097 /* Estimate probabilities of loopback edges in loops at same nest level.  */
2098
2099 static void
2100 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop)
2101 {
2102   struct loop *loop;
2103
2104   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
2105     {
2106       edge e;
2107       basic_block *bbs;
2108       unsigned i;
2109       bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2110
2111       estimate_loops_at_level (loop->inner);
2112
2113       /* Find current loop back edge and mark it.  */
2114       e = loop_latch_edge (loop);
2115       EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
2116
2117       bbs = get_loop_body (loop);
2118       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2119         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
2120       free (bbs);
2121       propagate_freq (loop->header, tovisit);
2122       BITMAP_FREE (tovisit);
2123     }
2124 }
2125
2126 /* Propagates frequencies through structure of loops.  */
2127
2128 static void
2129 estimate_loops (void)
2130 {
2131   bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2132   basic_block bb;
2133
2134   /* Start by estimating the frequencies in the loops.  */
2135   if (number_of_loops () > 1)
2136     estimate_loops_at_level (current_loops->tree_root->inner);
2137
2138   /* Now propagate the frequencies through all the blocks.  */
2139   FOR_ALL_BB (bb)
2140     {
2141       bitmap_set_bit (tovisit, bb->index);
2142     }
2143   propagate_freq (ENTRY_BLOCK_PTR, tovisit);
2144   BITMAP_FREE (tovisit);
2145 }
2146
2147 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
2148    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
2149
2150 int
2151 counts_to_freqs (void)
2152 {
2153   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
2154   basic_block bb;
2155
2156   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2157     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
2158
2159   count_max = MAX (true_count_max, 1);
2160   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2161     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
2162
2163   return true_count_max;
2164 }
2165
2166 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
2167    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
2168    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
2169    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
2170
2171 bool
2172 expensive_function_p (int threshold)
2173 {
2174   unsigned int sum = 0;
2175   basic_block bb;
2176   unsigned int limit;
2177
2178   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
2179      frequencies.  */
2180   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
2181
2182   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
2183      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
2184      is available and function has not been executed at all.  */
2185   if (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency == 0)
2186     return true;
2187
2188   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
2189   limit = ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * threshold;
2190   FOR_EACH_BB (bb)
2191     {
2192       rtx insn;
2193
2194       for (insn = BB_HEAD (bb); insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
2195            insn = NEXT_INSN (insn))
2196         if (active_insn_p (insn))
2197           {
2198             sum += bb->frequency;
2199             if (sum > limit)
2200               return true;
2201         }
2202     }
2203
2204   return false;
2205 }
2206
2207 /* Estimate basic blocks frequency by given branch probabilities.  */
2208
2209 void
2210 estimate_bb_frequencies (void)
2211 {
2212   basic_block bb;
2213   sreal freq_max;
2214
2215   if (profile_status != PROFILE_READ || !counts_to_freqs ())
2216     {
2217       static int real_values_initialized = 0;
2218
2219       if (!real_values_initialized)
2220         {
2221           real_values_initialized = 1;
2222           sreal_init (&real_zero, 0, 0);
2223           sreal_init (&real_one, 1, 0);
2224           sreal_init (&real_br_prob_base, REG_BR_PROB_BASE, 0);
2225           sreal_init (&real_bb_freq_max, BB_FREQ_MAX, 0);
2226           sreal_init (&real_one_half, 1, -1);
2227           sreal_div (&real_inv_br_prob_base, &real_one, &real_br_prob_base);
2228           sreal_sub (&real_almost_one, &real_one, &real_inv_br_prob_base);
2229         }
2230
2231       mark_dfs_back_edges ();
2232
2233       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
2234
2235       /* Set up block info for each basic block.  */
2236       alloc_aux_for_blocks (sizeof (struct block_info_def));
2237       alloc_aux_for_edges (sizeof (struct edge_info_def));
2238       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2239         {
2240           edge e;
2241           edge_iterator ei;
2242
2243           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2244             {
2245               sreal_init (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob, e->probability, 0);
2246               sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2247                          &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2248                          &real_inv_br_prob_base);
2249             }
2250         }
2251
2252       /* First compute probabilities locally for each loop from innermost
2253          to outermost to examine probabilities for back edges.  */
2254       estimate_loops ();
2255
2256       memcpy (&freq_max, &real_zero, sizeof (real_zero));
2257       FOR_EACH_BB (bb)
2258         if (sreal_compare (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency) < 0)
2259           memcpy (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, sizeof (freq_max));
2260
2261       sreal_div (&freq_max, &real_bb_freq_max, &freq_max);
2262       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2263         {
2264           sreal tmp;
2265
2266           sreal_mul (&tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, &freq_max);
2267           sreal_add (&tmp, &tmp, &real_one_half);
2268           bb->frequency = sreal_to_int (&tmp);
2269         }
2270
2271       free_aux_for_blocks ();
2272       free_aux_for_edges ();
2273     }
2274   compute_function_frequency ();
2275 }
2276
2277 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
2278 void
2279 compute_function_frequency (void)
2280 {
2281   basic_block bb;
2282   struct cgraph_node *node = cgraph_get_node (current_function_decl);
2283   if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2284       || MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2285     node->only_called_at_startup = true;
2286   if (DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2287     node->only_called_at_exit = true;
2288
2289   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
2290     {
2291       int flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2292       if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2293           != NULL)
2294         node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2295       else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2296                != NULL)
2297         node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2298       else if (flags & ECF_NORETURN)
2299         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2300       else if (MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2301         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2302       else if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2303                || DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2304         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2305       return;
2306     }
2307   node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2308   FOR_EACH_BB (bb)
2309     {
2310       if (maybe_hot_bb_p (bb))
2311         {
2312           node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2313           return;
2314         }
2315       if (!probably_never_executed_bb_p (bb))
2316         node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2317     }
2318 }
2319
2320 static bool
2321 gate_estimate_probability (void)
2322 {
2323   return flag_guess_branch_prob;
2324 }
2325
2326 /* Build PREDICT_EXPR.  */
2327 tree
2328 build_predict_expr (enum br_predictor predictor, enum prediction taken)
2329 {
2330   tree t = build1 (PREDICT_EXPR, void_type_node,
2331                    build_int_cst (integer_type_node, predictor));
2332   SET_PREDICT_EXPR_OUTCOME (t, taken);
2333   return t;
2334 }
2335
2336 const char *
2337 predictor_name (enum br_predictor predictor)
2338 {
2339   return predictor_info[predictor].name;
2340 }
2341
2342 struct gimple_opt_pass pass_profile =
2343 {
2344  {
2345   GIMPLE_PASS,
2346   "profile_estimate",                   /* name */
2347   gate_estimate_probability,            /* gate */
2348   tree_estimate_probability_driver,     /* execute */
2349   NULL,                                 /* sub */
2350   NULL,                                 /* next */
2351   0,                                    /* static_pass_number */
2352   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2353   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2354   0,                                    /* properties_provided */
2355   0,                                    /* properties_destroyed */
2356   0,                                    /* todo_flags_start */
2357   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2358  }
2359 };
2360
2361 struct gimple_opt_pass pass_strip_predict_hints =
2362 {
2363  {
2364   GIMPLE_PASS,
2365   "*strip_predict_hints",               /* name */
2366   NULL,                                 /* gate */
2367   strip_predict_hints,                  /* execute */
2368   NULL,                                 /* sub */
2369   NULL,                                 /* next */
2370   0,                                    /* static_pass_number */
2371   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2372   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2373   0,                                    /* properties_provided */
2374   0,                                    /* properties_destroyed */
2375   0,                                    /* todo_flags_start */
2376   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2377  }
2378 };
2379
2380 /* Rebuild function frequencies.  Passes are in general expected to
2381    maintain profile by hand, however in some cases this is not possible:
2382    for example when inlining several functions with loops freuqencies might run
2383    out of scale and thus needs to be recomputed.  */
2384
2385 void
2386 rebuild_frequencies (void)
2387 {
2388   timevar_push (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
2389   if (profile_status == PROFILE_GUESSED)
2390     {
2391       loop_optimizer_init (0);
2392       add_noreturn_fake_exit_edges ();
2393       mark_irreducible_loops ();
2394       connect_infinite_loops_to_exit ();
2395       estimate_bb_frequencies ();
2396       remove_fake_exit_edges ();
2397       loop_optimizer_finalize ();
2398     }
2399   else if (profile_status == PROFILE_READ)
2400     counts_to_freqs ();
2401   else
2402     gcc_unreachable ();
2403   timevar_pop (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
2404 }