OSDN Git Service

Fix debian bug 307503, error compiling libatomic-ops package.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / predict.c
1 /* Branch prediction routines for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
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 2, 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 COPYING.  If not, write to the Free
19 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
20 02110-1301, USA.  */
21
22 /* References:
23
24    [1] "Branch Prediction for Free"
25        Ball and Larus; PLDI '93.
26    [2] "Static Branch Frequency and Program Profile Analysis"
27        Wu and Larus; MICRO-27.
28    [3] "Corpus-based Static Branch Prediction"
29        Calder, Grunwald, Lindsay, Martin, Mozer, and Zorn; PLDI '95.  */
30
31
32 #include "config.h"
33 #include "system.h"
34 #include "coretypes.h"
35 #include "tm.h"
36 #include "tree.h"
37 #include "rtl.h"
38 #include "tm_p.h"
39 #include "hard-reg-set.h"
40 #include "basic-block.h"
41 #include "insn-config.h"
42 #include "regs.h"
43 #include "flags.h"
44 #include "output.h"
45 #include "function.h"
46 #include "except.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
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 #define PROB_VERY_UNLIKELY      (REG_BR_PROB_BASE / 100 - 1)
71 #define PROB_EVEN               (REG_BR_PROB_BASE / 2)
72 #define PROB_VERY_LIKELY        (REG_BR_PROB_BASE - PROB_VERY_UNLIKELY)
73 #define PROB_ALWAYS             (REG_BR_PROB_BASE)
74
75 static void combine_predictions_for_insn (rtx, basic_block);
76 static void dump_prediction (FILE *, enum br_predictor, int, basic_block, int);
77 static void estimate_loops_at_level (struct loop *, bitmap);
78 static void propagate_freq (struct loop *, bitmap);
79 static void estimate_bb_frequencies (struct loops *);
80 static void predict_paths_leading_to (basic_block, int *, enum br_predictor, enum prediction);
81 static bool last_basic_block_p (basic_block);
82 static void compute_function_frequency (void);
83 static void choose_function_section (void);
84 static bool can_predict_insn_p (rtx);
85
86 /* Information we hold about each branch predictor.
87    Filled using information from predict.def.  */
88
89 struct predictor_info
90 {
91   const char *const name;       /* Name used in the debugging dumps.  */
92   const int hitrate;            /* Expected hitrate used by
93                                    predict_insn_def call.  */
94   const int flags;
95 };
96
97 /* Use given predictor without Dempster-Shaffer theory if it matches
98    using first_match heuristics.  */
99 #define PRED_FLAG_FIRST_MATCH 1
100
101 /* Recompute hitrate in percent to our representation.  */
102
103 #define HITRATE(VAL) ((int) ((VAL) * REG_BR_PROB_BASE + 50) / 100)
104
105 #define DEF_PREDICTOR(ENUM, NAME, HITRATE, FLAGS) {NAME, HITRATE, FLAGS},
106 static const struct predictor_info predictor_info[]= {
107 #include "predict.def"
108
109   /* Upper bound on predictors.  */
110   {NULL, 0, 0}
111 };
112 #undef DEF_PREDICTOR
113
114 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
115    for maximal performance.  */
116
117 bool
118 maybe_hot_bb_p (basic_block bb)
119 {
120   if (profile_info && flag_branch_probabilities
121       && (bb->count
122           < profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION)))
123     return false;
124   if (bb->frequency < BB_FREQ_MAX / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION))
125     return false;
126   return true;
127 }
128
129 /* Return true in case BB is cold and should be optimized for size.  */
130
131 bool
132 probably_cold_bb_p (basic_block bb)
133 {
134   if (profile_info && flag_branch_probabilities
135       && (bb->count
136           < profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION)))
137     return true;
138   if (bb->frequency < BB_FREQ_MAX / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION))
139     return true;
140   return false;
141 }
142
143 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
144 bool
145 probably_never_executed_bb_p (basic_block bb)
146 {
147   if (profile_info && flag_branch_probabilities)
148     return ((bb->count + profile_info->runs / 2) / profile_info->runs) == 0;
149   return false;
150 }
151
152 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
153    PREDICTOR.  */
154
155 bool
156 rtl_predicted_by_p (basic_block bb, enum br_predictor predictor)
157 {
158   rtx note;
159   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
160     return false;
161   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
162     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
163         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
164       return true;
165   return false;
166 }
167
168 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
169    PREDICTOR.  */
170
171 bool
172 tree_predicted_by_p (basic_block bb, enum br_predictor predictor)
173 {
174   struct edge_prediction *i;
175   for (i = bb->predictions; i; i = i->next)
176     if (i->predictor == predictor)
177       return true;
178   return false;
179 }
180
181 static void
182 predict_insn (rtx insn, enum br_predictor predictor, int probability)
183 {
184   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
185   if (!flag_guess_branch_prob)
186     return;
187
188   REG_NOTES (insn)
189     = gen_rtx_EXPR_LIST (REG_BR_PRED,
190                          gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
191                                          GEN_INT ((int) predictor),
192                                          GEN_INT ((int) probability)),
193                          REG_NOTES (insn));
194 }
195
196 /* Predict insn by given predictor.  */
197
198 void
199 predict_insn_def (rtx insn, enum br_predictor predictor,
200                   enum prediction taken)
201 {
202    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
203
204    if (taken != TAKEN)
205      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
206
207    predict_insn (insn, predictor, probability);
208 }
209
210 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
211
212 void
213 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
214 {
215   rtx last_insn;
216   last_insn = BB_END (e->src);
217
218   /* We can store the branch prediction information only about
219      conditional jumps.  */
220   if (!any_condjump_p (last_insn))
221     return;
222
223   /* We always store probability of branching.  */
224   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
225     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
226
227   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
228 }
229
230 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
231 void
232 tree_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
233 {
234   gcc_assert (profile_status != PROFILE_GUESSED);
235   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1)
236       && flag_guess_branch_prob && optimize)
237     {
238       struct edge_prediction *i = ggc_alloc (sizeof (struct edge_prediction));
239
240       i->next = e->src->predictions;
241       e->src->predictions = i;
242       i->probability = probability;
243       i->predictor = predictor;
244       i->edge = e;
245     }
246 }
247
248 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
249    to edge E.  */
250 void
251 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
252 {
253   if (e->src->predictions)
254     {
255       struct edge_prediction **prediction = &e->src->predictions;
256       while (*prediction)
257         {
258           if ((*prediction)->edge == e)
259             *prediction = (*prediction)->next;
260           else
261             prediction = &((*prediction)->next);
262         }
263     }
264 }
265
266 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
267    At the moment we represent predictions only on conditional
268    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
269 static bool
270 can_predict_insn_p (rtx insn)
271 {
272   return (JUMP_P (insn)
273           && any_condjump_p (insn)
274           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
275 }
276
277 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
278
279 void
280 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
281                   enum prediction taken)
282 {
283    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
284
285    if (taken != TAKEN)
286      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
287
288    predict_edge (e, predictor, probability);
289 }
290
291 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
292    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
293
294 void
295 invert_br_probabilities (rtx insn)
296 {
297   rtx note;
298
299   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
300     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
301       XEXP (note, 0) = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (note, 0)));
302     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
303       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
304         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
305 }
306
307 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
308
309 static void
310 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
311                  basic_block bb, int used)
312 {
313   edge e;
314   edge_iterator ei;
315
316   if (!file)
317     return;
318
319   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
320     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
321       break;
322
323   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
324            predictor_info[predictor].name,
325            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
326
327   if (bb->count)
328     {
329       fprintf (file, "  exec ");
330       fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, bb->count);
331       if (e)
332         {
333           fprintf (file, " hit ");
334           fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, e->count);
335           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
336         }
337     }
338
339   fprintf (file, "\n");
340 }
341
342 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
343    evenly and hope for the best.  */
344 static void
345 set_even_probabilities (basic_block bb)
346 {
347   int nedges = 0;
348   edge e;
349   edge_iterator ei;
350
351   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
352     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
353       nedges ++;
354   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
355     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
356       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
357     else
358       e->probability = 0;
359 }
360
361 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
362    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
363
364 static void
365 combine_predictions_for_insn (rtx insn, basic_block bb)
366 {
367   rtx prob_note;
368   rtx *pnote;
369   rtx note;
370   int best_probability = PROB_EVEN;
371   int best_predictor = END_PREDICTORS;
372   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
373   int d;
374   bool first_match = false;
375   bool found = false;
376
377   if (!can_predict_insn_p (insn))
378     {
379       set_even_probabilities (bb);
380       return;
381     }
382
383   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
384   pnote = &REG_NOTES (insn);
385   if (dump_file)
386     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
387              bb->index);
388
389   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
390      by predictor with smallest index.  */
391   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
392     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
393       {
394         int predictor = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0));
395         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
396
397         found = true;
398         if (best_predictor > predictor)
399           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
400
401         d = (combined_probability * probability
402              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
403              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
404
405         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
406         if (d == 0)
407           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
408           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
409         else
410           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
411                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
412       }
413
414   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
415      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
416      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
417
418   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
419     first_match = true;
420
421   if (!found)
422     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
423                      combined_probability, bb, true);
424   else
425     {
426       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
427                        bb, !first_match);
428       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
429                        bb, first_match);
430     }
431
432   if (first_match)
433     combined_probability = best_probability;
434   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
435
436   while (*pnote)
437     {
438       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
439         {
440           int predictor = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0));
441           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
442
443           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
444                            !first_match || best_predictor == predictor);
445           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
446         }
447       else
448         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
449     }
450
451   if (!prob_note)
452     {
453       REG_NOTES (insn)
454         = gen_rtx_EXPR_LIST (REG_BR_PROB,
455                              GEN_INT (combined_probability), REG_NOTES (insn));
456
457       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
458          conditional jump.  */
459       if (!single_succ_p (bb))
460         {
461           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
462           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
463             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
464         }
465     }
466   else if (!single_succ_p (bb))
467     {
468       int prob = INTVAL (XEXP (prob_note, 0));
469
470       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
471       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
472     }
473   else
474     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
475 }
476
477 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
478    Remove now useless prediction entries.  */
479
480 static void
481 combine_predictions_for_bb (FILE *file, basic_block bb)
482 {
483   int best_probability = PROB_EVEN;
484   int best_predictor = END_PREDICTORS;
485   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
486   int d;
487   bool first_match = false;
488   bool found = false;
489   struct edge_prediction *pred;
490   int nedges = 0;
491   edge e, first = NULL, second = NULL;
492   edge_iterator ei;
493
494   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
495     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
496       {
497         nedges ++;
498         if (first && !second)
499           second = e;
500         if (!first)
501           first = e;
502       }
503
504   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy. 
505
506      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
507      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
508      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
509      this later.  */
510   if (nedges != 2)
511     {
512       if (!bb->count)
513         set_even_probabilities (bb);
514       bb->predictions = NULL;
515       if (file)
516         fprintf (file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
517                  nedges, bb->index);
518       return;
519     }
520
521   if (file)
522     fprintf (file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
523
524   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
525      by predictor with smallest index.  */
526   for (pred = bb->predictions; pred; pred = pred->next)
527     {
528       int predictor = pred->predictor;
529       int probability = pred->probability;
530
531       if (pred->edge != first)
532         probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
533
534       found = true;
535       if (best_predictor > predictor)
536         best_probability = probability, best_predictor = predictor;
537
538       d = (combined_probability * probability
539            + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
540            * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
541
542       /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
543       if (d == 0)
544         /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
545         combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
546       else
547         combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
548                                 * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
549     }
550
551   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
552      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
553      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
554
555   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
556     first_match = true;
557
558   if (!found)
559     dump_prediction (file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
560   else
561     {
562       dump_prediction (file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
563                        !first_match);
564       dump_prediction (file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
565                        first_match);
566     }
567
568   if (first_match)
569     combined_probability = best_probability;
570   dump_prediction (file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
571
572   for (pred = bb->predictions; pred; pred = pred->next)
573     {
574       int predictor = pred->predictor;
575       int probability = pred->probability;
576
577       if (pred->edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
578         probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
579       dump_prediction (file, predictor, probability, bb,
580                        !first_match || best_predictor == predictor);
581     }
582   bb->predictions = NULL;
583
584   if (!bb->count)
585     {
586       first->probability = combined_probability;
587       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
588     }
589 }
590
591 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.
592    When RTLSIMPLELOOPS is set, attempt to count number of iterations by analyzing
593    RTL otherwise use tree based approach.  */
594 static void
595 predict_loops (struct loops *loops_info, bool rtlsimpleloops)
596 {
597   unsigned i;
598
599   if (!rtlsimpleloops)
600     scev_initialize (loops_info);
601
602   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
603      natural loop.  */
604   for (i = 1; i < loops_info->num; i++)
605     {
606       basic_block bb, *bbs;
607       unsigned j;
608       unsigned n_exits;
609       struct loop *loop = loops_info->parray[i];
610       struct niter_desc desc;
611       unsigned HOST_WIDE_INT niter;
612       edge *exits;
613
614       exits = get_loop_exit_edges (loop, &n_exits);
615
616       if (rtlsimpleloops)
617         {
618           iv_analysis_loop_init (loop);
619           find_simple_exit (loop, &desc);
620
621           if (desc.simple_p && desc.const_iter)
622             {
623               int prob;
624               niter = desc.niter + 1;
625               if (niter == 0)        /* We might overflow here.  */
626                 niter = desc.niter;
627
628               prob = (REG_BR_PROB_BASE
629                       - (REG_BR_PROB_BASE + niter /2) / niter);
630               /* Branch prediction algorithm gives 0 frequency for everything
631                  after the end of loop for loop having 0 probability to finish.  */
632               if (prob == REG_BR_PROB_BASE)
633                 prob = REG_BR_PROB_BASE - 1;
634               predict_edge (desc.in_edge, PRED_LOOP_ITERATIONS,
635                             prob);
636             }
637         }
638       else
639         {
640           struct tree_niter_desc niter_desc;
641
642           for (j = 0; j < n_exits; j++)
643             {
644               tree niter = NULL;
645
646               if (number_of_iterations_exit (loop, exits[j], &niter_desc, false))
647                 niter = niter_desc.niter;
648               if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
649                 niter = loop_niter_by_eval (loop, exits[j]);
650
651               if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
652                 {
653                   int probability;
654                   if (host_integerp (niter, 1)
655                       && tree_int_cst_lt (niter,
656                                           build_int_cstu (NULL_TREE,
657                                                        REG_BR_PROB_BASE - 1)))
658                     {
659                       HOST_WIDE_INT nitercst = tree_low_cst (niter, 1) + 1;
660                       probability = (REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst;
661                     }
662                   else
663                     probability = 1;
664
665                   predict_edge (exits[j], PRED_LOOP_ITERATIONS, probability);
666                 }
667             }
668
669         }
670       free (exits);
671
672       bbs = get_loop_body (loop);
673
674       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
675         {
676           int header_found = 0;
677           edge e;
678           edge_iterator ei;
679
680           bb = bbs[j];
681
682           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
683              statements construct loops via "non-loop" constructs
684              in the source language and are better to be handled
685              separately.  */
686           if ((rtlsimpleloops && !can_predict_insn_p (BB_END (bb)))
687               || predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
688             continue;
689
690           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
691              loop's head as taken.  */
692           if (bb == loop->latch)
693             {
694               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
695               if (e)
696                 {
697                   header_found = 1;
698                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
699                 }
700             }
701
702           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
703              conditional has no loop header successors as not taken.  */
704           if (!header_found)
705             FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
706               if (e->dest->index < 0
707                   || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
708                 predict_edge
709                   (e, PRED_LOOP_EXIT,
710                    (REG_BR_PROB_BASE
711                     - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
712                    / n_exits);
713         }
714       
715       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
716       free (bbs);
717     }
718
719   if (!rtlsimpleloops)
720     {
721       scev_finalize ();
722       current_loops = NULL;
723     }
724 }
725
726 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
727    properties.  */
728 static void
729 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
730 {
731   rtx last_insn = BB_END (bb);
732   rtx cond;
733
734   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
735     return;
736   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
737   if (! cond)
738     return;
739
740   /* Try "pointer heuristic."
741      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
742      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
743   if (COMPARISON_P (cond)
744       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
745           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
746     {
747       if (GET_CODE (cond) == EQ)
748         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
749       else if (GET_CODE (cond) == NE)
750         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
751     }
752   else
753
754   /* Try "opcode heuristic."
755      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
756      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
757      about signed comparisons against zero.  */
758     switch (GET_CODE (cond))
759       {
760       case CONST_INT:
761         /* Unconditional branch.  */
762         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
763                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
764         break;
765
766       case EQ:
767       case UNEQ:
768         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
769            unpredictable way because of special role of = tests in
770            FP code.  */
771         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
772           ;
773         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
774            nothing useful to predict about them.  */
775         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
776                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
777           ;
778         else
779           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
780         break;
781
782       case NE:
783       case LTGT:
784         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
785            unpredictable way because of special role of = tests in
786            FP code.  */
787         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
788           ;
789         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
790            nothing useful to predict about them.  */
791         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
792                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
793           ;
794         else
795           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
796         break;
797
798       case ORDERED:
799         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
800         break;
801
802       case UNORDERED:
803         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
804         break;
805
806       case LE:
807       case LT:
808         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
809             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
810           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
811         break;
812
813       case GE:
814       case GT:
815         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
816             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
817           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
818         break;
819
820       default:
821         break;
822       }
823 }
824
825 /* Statically estimate the probability that a branch will be taken and produce
826    estimated profile.  When profile feedback is present never executed portions
827    of function gets estimated.  */
828
829 void
830 estimate_probability (struct loops *loops_info)
831 {
832   basic_block bb;
833
834   connect_infinite_loops_to_exit ();
835   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
836   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
837
838   predict_loops (loops_info, true);
839
840   iv_analysis_done ();
841
842   /* Attempt to predict conditional jumps using a number of heuristics.  */
843   FOR_EACH_BB (bb)
844     {
845       rtx last_insn = BB_END (bb);
846       edge e;
847       edge_iterator ei;
848
849       if (! can_predict_insn_p (last_insn))
850         continue;
851
852       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
853         {
854           /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
855              care for error returns and other are often used for fast paths
856              trought function.  */
857           if ((e->dest == EXIT_BLOCK_PTR
858                || (single_succ_p (e->dest)
859                    && single_succ (e->dest) == EXIT_BLOCK_PTR))
860                && !predicted_by_p (bb, PRED_NULL_RETURN)
861                && !predicted_by_p (bb, PRED_CONST_RETURN)
862                && !predicted_by_p (bb, PRED_NEGATIVE_RETURN)
863                && !last_basic_block_p (e->dest))
864             predict_edge_def (e, PRED_EARLY_RETURN, TAKEN);
865
866           /* Look for block we are guarding (i.e. we dominate it,
867              but it doesn't postdominate us).  */
868           if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR && e->dest != bb
869               && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
870               && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
871             {
872               rtx insn;
873
874               /* The call heuristic claims that a guarded function call
875                  is improbable.  This is because such calls are often used
876                  to signal exceptional situations such as printing error
877                  messages.  */
878               for (insn = BB_HEAD (e->dest); insn != NEXT_INSN (BB_END (e->dest));
879                    insn = NEXT_INSN (insn))
880                 if (CALL_P (insn)
881                     /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
882                        something exceptional.  */
883                     && ! CONST_OR_PURE_CALL_P (insn))
884                   {
885                     predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
886                     break;
887                   }
888             }
889         }
890       bb_estimate_probability_locally (bb);
891     }
892
893   /* Attach the combined probability to each conditional jump.  */
894   FOR_EACH_BB (bb)
895     combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
896
897   remove_fake_edges ();
898   estimate_bb_frequencies (loops_info);
899   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
900   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
901     profile_status = PROFILE_GUESSED;
902 }
903
904 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
905 void
906 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
907 {
908   bb_estimate_probability_locally (bb);
909   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
910 }
911 \f
912 /* Return constant EXPR will likely have at execution time, NULL if unknown. 
913    The function is used by builtin_expect branch predictor so the evidence
914    must come from this construct and additional possible constant folding.
915   
916    We may want to implement more involved value guess (such as value range
917    propagation based prediction), but such tricks shall go to new
918    implementation.  */
919
920 static tree
921 expr_expected_value (tree expr, bitmap visited)
922 {
923   if (TREE_CONSTANT (expr))
924     return expr;
925   else if (TREE_CODE (expr) == SSA_NAME)
926     {
927       tree def = SSA_NAME_DEF_STMT (expr);
928
929       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
930       if (bitmap_bit_p (visited, SSA_NAME_VERSION (expr)))
931         return NULL;
932       bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (expr));
933
934       if (TREE_CODE (def) == PHI_NODE)
935         {
936           /* All the arguments of the PHI node must have the same constant
937              length.  */
938           int i;
939           tree val = NULL, new_val;
940
941           for (i = 0; i < PHI_NUM_ARGS (def); i++)
942             {
943               tree arg = PHI_ARG_DEF (def, i);
944
945               /* If this PHI has itself as an argument, we cannot
946                  determine the string length of this argument.  However,
947                  if we can find an expected constant value for the other
948                  PHI args then we can still be sure that this is
949                  likely a constant.  So be optimistic and just
950                  continue with the next argument.  */
951               if (arg == PHI_RESULT (def))
952                 continue;
953
954               new_val = expr_expected_value (arg, visited);
955               if (!new_val)
956                 return NULL;
957               if (!val)
958                 val = new_val;
959               else if (!operand_equal_p (val, new_val, false))
960                 return NULL;
961             }
962           return val;
963         }
964       if (TREE_CODE (def) != MODIFY_EXPR || TREE_OPERAND (def, 0) != expr)
965         return NULL;
966       return expr_expected_value (TREE_OPERAND (def, 1), visited);
967     }
968   else if (TREE_CODE (expr) == CALL_EXPR)
969     {
970       tree decl = get_callee_fndecl (expr);
971       if (!decl)
972         return NULL;
973       if (DECL_BUILT_IN_CLASS (decl) == BUILT_IN_NORMAL
974           && DECL_FUNCTION_CODE (decl) == BUILT_IN_EXPECT)
975         {
976           tree arglist = TREE_OPERAND (expr, 1);
977           tree val;
978
979           if (arglist == NULL_TREE
980               || TREE_CHAIN (arglist) == NULL_TREE)
981             return NULL; 
982           val = TREE_VALUE (TREE_CHAIN (TREE_OPERAND (expr, 1)));
983           if (TREE_CONSTANT (val))
984             return val;
985           return TREE_VALUE (TREE_CHAIN (TREE_OPERAND (expr, 1)));
986         }
987     }
988   if (BINARY_CLASS_P (expr) || COMPARISON_CLASS_P (expr))
989     {
990       tree op0, op1, res;
991       op0 = expr_expected_value (TREE_OPERAND (expr, 0), visited);
992       if (!op0)
993         return NULL;
994       op1 = expr_expected_value (TREE_OPERAND (expr, 1), visited);
995       if (!op1)
996         return NULL;
997       res = fold_build2 (TREE_CODE (expr), TREE_TYPE (expr), op0, op1);
998       if (TREE_CONSTANT (res))
999         return res;
1000       return NULL;
1001     }
1002   if (UNARY_CLASS_P (expr))
1003     {
1004       tree op0, res;
1005       op0 = expr_expected_value (TREE_OPERAND (expr, 0), visited);
1006       if (!op0)
1007         return NULL;
1008       res = fold_build1 (TREE_CODE (expr), TREE_TYPE (expr), op0);
1009       if (TREE_CONSTANT (res))
1010         return res;
1011       return NULL;
1012     }
1013   return NULL;
1014 }
1015 \f
1016 /* Get rid of all builtin_expect calls we no longer need.  */
1017 static void
1018 strip_builtin_expect (void)
1019 {
1020   basic_block bb;
1021   FOR_EACH_BB (bb)
1022     {
1023       block_stmt_iterator bi;
1024       for (bi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bi); bsi_next (&bi))
1025         {
1026           tree stmt = bsi_stmt (bi);
1027           tree fndecl;
1028           tree arglist;
1029
1030           if (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR
1031               && TREE_CODE (TREE_OPERAND (stmt, 1)) == CALL_EXPR
1032               && (fndecl = get_callee_fndecl (TREE_OPERAND (stmt, 1)))
1033               && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
1034               && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
1035               && (arglist = TREE_OPERAND (TREE_OPERAND (stmt, 1), 1))
1036               && TREE_CHAIN (arglist))
1037             {
1038               TREE_OPERAND (stmt, 1) = TREE_VALUE (arglist);
1039               update_stmt (stmt);
1040             }
1041         }
1042     }
1043 }
1044 \f
1045 /* Predict using opcode of the last statement in basic block.  */
1046 static void
1047 tree_predict_by_opcode (basic_block bb)
1048 {
1049   tree stmt = last_stmt (bb);
1050   edge then_edge;
1051   tree cond;
1052   tree op0;
1053   tree type;
1054   tree val;
1055   bitmap visited;
1056   edge_iterator ei;
1057
1058   if (!stmt || TREE_CODE (stmt) != COND_EXPR)
1059     return;
1060   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1061     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1062       break;
1063   cond = TREE_OPERAND (stmt, 0);
1064   if (!COMPARISON_CLASS_P (cond))
1065     return;
1066   op0 = TREE_OPERAND (cond, 0);
1067   type = TREE_TYPE (op0);
1068   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1069   val = expr_expected_value (cond, visited);
1070   BITMAP_FREE (visited);
1071   if (val)
1072     {
1073       if (integer_zerop (val))
1074         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, NOT_TAKEN);
1075       else
1076         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, TAKEN);
1077       return;
1078     }
1079   /* Try "pointer heuristic."
1080      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1081      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1082   if (POINTER_TYPE_P (type))
1083     {
1084       if (TREE_CODE (cond) == EQ_EXPR)
1085         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, NOT_TAKEN);
1086       else if (TREE_CODE (cond) == NE_EXPR)
1087         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, TAKEN);
1088     }
1089   else
1090
1091   /* Try "opcode heuristic."
1092      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1093      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1094      about signed comparisons against zero.  */
1095     switch (TREE_CODE (cond))
1096       {
1097       case EQ_EXPR:
1098       case UNEQ_EXPR:
1099         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1100            unpredictable way because of special role of = tests in
1101            FP code.  */
1102         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1103           ;
1104         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1105            nothing useful to predict about them.  */
1106         else if (integer_zerop (op0)
1107                  || integer_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1)))
1108           ;
1109         else
1110           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1111         break;
1112
1113       case NE_EXPR:
1114       case LTGT_EXPR:
1115         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1116            unpredictable way because of special role of = tests in
1117            FP code.  */
1118         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1119           ;
1120         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1121            nothing useful to predict about them.  */
1122         else if (integer_zerop (op0)
1123                  || integer_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1)))
1124           ;
1125         else
1126           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1127         break;
1128
1129       case ORDERED_EXPR:
1130         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, TAKEN);
1131         break;
1132
1133       case UNORDERED_EXPR:
1134         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1135         break;
1136
1137       case LE_EXPR:
1138       case LT_EXPR:
1139         if (integer_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1))
1140             || integer_onep (TREE_OPERAND (cond, 1))
1141             || integer_all_onesp (TREE_OPERAND (cond, 1))
1142             || real_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1))
1143             || real_onep (TREE_OPERAND (cond, 1))
1144             || real_minus_onep (TREE_OPERAND (cond, 1)))
1145           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1146         break;
1147
1148       case GE_EXPR:
1149       case GT_EXPR:
1150         if (integer_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1))
1151             || integer_onep (TREE_OPERAND (cond, 1))
1152             || integer_all_onesp (TREE_OPERAND (cond, 1))
1153             || real_zerop (TREE_OPERAND (cond, 1))
1154             || real_onep (TREE_OPERAND (cond, 1))
1155             || real_minus_onep (TREE_OPERAND (cond, 1)))
1156           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1157         break;
1158
1159       default:
1160         break;
1161       }
1162 }
1163
1164 /* Try to guess whether the value of return means error code.  */
1165 static enum br_predictor
1166 return_prediction (tree val, enum prediction *prediction)
1167 {
1168   /* VOID.  */
1169   if (!val)
1170     return PRED_NO_PREDICTION;
1171   /* Different heuristics for pointers and scalars.  */
1172   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1173     {
1174       /* NULL is usually not returned.  */
1175       if (integer_zerop (val))
1176         {
1177           *prediction = NOT_TAKEN;
1178           return PRED_NULL_RETURN;
1179         }
1180     }
1181   else if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1182     {
1183       /* Negative return values are often used to indicate
1184          errors.  */
1185       if (TREE_CODE (val) == INTEGER_CST
1186           && tree_int_cst_sgn (val) < 0)
1187         {
1188           *prediction = NOT_TAKEN;
1189           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
1190         }
1191       /* Constant return values seems to be commonly taken.
1192          Zero/one often represent booleans so exclude them from the
1193          heuristics.  */
1194       if (TREE_CONSTANT (val)
1195           && (!integer_zerop (val) && !integer_onep (val)))
1196         {
1197           *prediction = TAKEN;
1198           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
1199         }
1200     }
1201   return PRED_NO_PREDICTION;
1202 }
1203
1204 /* Find the basic block with return expression and look up for possible
1205    return value trying to apply RETURN_PREDICTION heuristics.  */
1206 static void
1207 apply_return_prediction (int *heads)
1208 {
1209   tree return_stmt = NULL;
1210   tree return_val;
1211   edge e;
1212   tree phi;
1213   int phi_num_args, i;
1214   enum br_predictor pred;
1215   enum prediction direction;
1216   edge_iterator ei;
1217
1218   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1219     {
1220       return_stmt = last_stmt (e->src);
1221       if (TREE_CODE (return_stmt) == RETURN_EXPR)
1222         break;
1223     }
1224   if (!e)
1225     return;
1226   return_val = TREE_OPERAND (return_stmt, 0);
1227   if (!return_val)
1228     return;
1229   if (TREE_CODE (return_val) == MODIFY_EXPR)
1230     return_val = TREE_OPERAND (return_val, 1);
1231   if (TREE_CODE (return_val) != SSA_NAME
1232       || !SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)
1233       || TREE_CODE (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)) != PHI_NODE)
1234     return;
1235   for (phi = SSA_NAME_DEF_STMT (return_val); phi; phi = PHI_CHAIN (phi))
1236     if (PHI_RESULT (phi) == return_val)
1237       break;
1238   if (!phi)
1239     return;
1240   phi_num_args = PHI_NUM_ARGS (phi);
1241   pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, 0), &direction);
1242
1243   /* Avoid the degenerate case where all return values form the function
1244      belongs to same category (ie they are all positive constants)
1245      so we can hardly say something about them.  */
1246   for (i = 1; i < phi_num_args; i++)
1247     if (pred != return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction))
1248       break;
1249   if (i != phi_num_args)
1250     for (i = 0; i < phi_num_args; i++)
1251       {
1252         pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction);
1253         if (pred != PRED_NO_PREDICTION)
1254           predict_paths_leading_to (PHI_ARG_EDGE (phi, i)->src, heads, pred,
1255                                     direction);
1256       }
1257 }
1258
1259 /* Look for basic block that contains unlikely to happen events
1260    (such as noreturn calls) and mark all paths leading to execution
1261    of this basic blocks as unlikely.  */
1262
1263 static void
1264 tree_bb_level_predictions (void)
1265 {
1266   basic_block bb;
1267   int *heads;
1268
1269   heads = xmalloc (sizeof (int) * last_basic_block);
1270   memset (heads, -1, sizeof (int) * last_basic_block);
1271   heads[ENTRY_BLOCK_PTR->next_bb->index] = last_basic_block;
1272
1273   apply_return_prediction (heads);
1274
1275   FOR_EACH_BB (bb)
1276     {
1277       block_stmt_iterator bsi = bsi_last (bb);
1278
1279       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
1280         {
1281           tree stmt = bsi_stmt (bsi);
1282           switch (TREE_CODE (stmt))
1283             {
1284               case MODIFY_EXPR:
1285                 if (TREE_CODE (TREE_OPERAND (stmt, 1)) == CALL_EXPR)
1286                   {
1287                     stmt = TREE_OPERAND (stmt, 1);
1288                     goto call_expr;
1289                   }
1290                 break;
1291               case CALL_EXPR:
1292 call_expr:;
1293                 if (call_expr_flags (stmt) & ECF_NORETURN)
1294                   predict_paths_leading_to (bb, heads, PRED_NORETURN,
1295                                             NOT_TAKEN);
1296                 break;
1297               default:
1298                 break;
1299             }
1300         }
1301     }
1302
1303   free (heads);
1304 }
1305
1306 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.  */
1307 static void
1308 tree_estimate_probability (void)
1309 {
1310   basic_block bb;
1311   struct loops loops_info;
1312
1313   flow_loops_find (&loops_info);
1314   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1315     flow_loops_dump (&loops_info, dump_file, NULL, 0);
1316
1317   add_noreturn_fake_exit_edges ();
1318   connect_infinite_loops_to_exit ();
1319   calculate_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
1320   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1321
1322   tree_bb_level_predictions ();
1323
1324   mark_irreducible_loops (&loops_info);
1325   predict_loops (&loops_info, false);
1326
1327   FOR_EACH_BB (bb)
1328     {
1329       edge e;
1330       edge_iterator ei;
1331
1332       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1333         {
1334           /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
1335              care for error returns and other cases are often used for
1336              fast paths trought function.  */
1337           if (e->dest == EXIT_BLOCK_PTR
1338               && TREE_CODE (last_stmt (bb)) == RETURN_EXPR
1339               && !single_pred_p (bb))
1340             {
1341               edge e1;
1342               edge_iterator ei1;
1343
1344               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
1345                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
1346                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
1347                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN)
1348                     && !last_basic_block_p (e1->src))
1349                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1350             }
1351
1352           /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
1353              but it doesn't postdominate us).  */
1354           if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR && e->dest != bb
1355               && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
1356               && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
1357             {
1358               block_stmt_iterator bi;
1359
1360               /* The call heuristic claims that a guarded function call
1361                  is improbable.  This is because such calls are often used
1362                  to signal exceptional situations such as printing error
1363                  messages.  */
1364               for (bi = bsi_start (e->dest); !bsi_end_p (bi);
1365                    bsi_next (&bi))
1366                 {
1367                   tree stmt = bsi_stmt (bi);
1368                   if ((TREE_CODE (stmt) == CALL_EXPR
1369                        || (TREE_CODE (stmt) == MODIFY_EXPR
1370                            && TREE_CODE (TREE_OPERAND (stmt, 1)) == CALL_EXPR))
1371                       /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
1372                          something exceptional.  */
1373                       && TREE_SIDE_EFFECTS (stmt))
1374                     {
1375                       predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
1376                       break;
1377                     }
1378                 }
1379             }
1380         }
1381       tree_predict_by_opcode (bb);
1382     }
1383   FOR_EACH_BB (bb)
1384     combine_predictions_for_bb (dump_file, bb);
1385
1386   if (!flag_loop_optimize)
1387     strip_builtin_expect ();
1388   estimate_bb_frequencies (&loops_info);
1389   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1390   remove_fake_exit_edges ();
1391   flow_loops_free (&loops_info);
1392   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1393     dump_tree_cfg (dump_file, dump_flags);
1394   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
1395     profile_status = PROFILE_GUESSED;
1396 }
1397 \f
1398 /* __builtin_expect dropped tokens into the insn stream describing expected
1399    values of registers.  Generate branch probabilities based off these
1400    values.  */
1401
1402 void
1403 expected_value_to_br_prob (void)
1404 {
1405   rtx insn, cond, ev = NULL_RTX, ev_reg = NULL_RTX;
1406
1407   for (insn = get_insns (); insn ; insn = NEXT_INSN (insn))
1408     {
1409       switch (GET_CODE (insn))
1410         {
1411         case NOTE:
1412           /* Look for expected value notes.  */
1413           if (NOTE_LINE_NUMBER (insn) == NOTE_INSN_EXPECTED_VALUE)
1414             {
1415               ev = NOTE_EXPECTED_VALUE (insn);
1416               ev_reg = XEXP (ev, 0);
1417               delete_insn (insn);
1418             }
1419           continue;
1420
1421         case CODE_LABEL:
1422           /* Never propagate across labels.  */
1423           ev = NULL_RTX;
1424           continue;
1425
1426         case JUMP_INSN:
1427           /* Look for simple conditional branches.  If we haven't got an
1428              expected value yet, no point going further.  */
1429           if (!JUMP_P (insn) || ev == NULL_RTX
1430               || ! any_condjump_p (insn))
1431             continue;
1432           break;
1433
1434         default:
1435           /* Look for insns that clobber the EV register.  */
1436           if (ev && reg_set_p (ev_reg, insn))
1437             ev = NULL_RTX;
1438           continue;
1439         }
1440
1441       /* Collect the branch condition, hopefully relative to EV_REG.  */
1442       /* ???  At present we'll miss things like
1443                 (expected_value (eq r70 0))
1444                 (set r71 -1)
1445                 (set r80 (lt r70 r71))
1446                 (set pc (if_then_else (ne r80 0) ...))
1447          as canonicalize_condition will render this to us as
1448                 (lt r70, r71)
1449          Could use cselib to try and reduce this further.  */
1450       cond = XEXP (SET_SRC (pc_set (insn)), 0);
1451       cond = canonicalize_condition (insn, cond, 0, NULL, ev_reg,
1452                                      false, false);
1453       if (! cond || XEXP (cond, 0) != ev_reg
1454           || GET_CODE (XEXP (cond, 1)) != CONST_INT)
1455         continue;
1456
1457       /* Substitute and simplify.  Given that the expression we're
1458          building involves two constants, we should wind up with either
1459          true or false.  */
1460       cond = gen_rtx_fmt_ee (GET_CODE (cond), VOIDmode,
1461                              XEXP (ev, 1), XEXP (cond, 1));
1462       cond = simplify_rtx (cond);
1463
1464       /* Turn the condition into a scaled branch probability.  */
1465       gcc_assert (cond == const_true_rtx || cond == const0_rtx);
1466       predict_insn_def (insn, PRED_BUILTIN_EXPECT,
1467                         cond == const_true_rtx ? TAKEN : NOT_TAKEN);
1468     }
1469 }
1470 \f
1471 /* Check whether this is the last basic block of function.  Commonly
1472    there is one extra common cleanup block.  */
1473 static bool
1474 last_basic_block_p (basic_block bb)
1475 {
1476   if (bb == EXIT_BLOCK_PTR)
1477     return false;
1478
1479   return (bb->next_bb == EXIT_BLOCK_PTR
1480           || (bb->next_bb->next_bb == EXIT_BLOCK_PTR
1481               && single_succ_p (bb)
1482               && single_succ (bb)->next_bb == EXIT_BLOCK_PTR));
1483 }
1484
1485 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
1486    FLAGS. HEADS[bb->index] should be index of basic block in that we
1487    need to alter branch predictions (i.e. the first of our dominators
1488    such that we do not post-dominate it) (but we fill this information
1489    on demand, so -1 may be there in case this was not needed yet).  */
1490
1491 static void
1492 predict_paths_leading_to (basic_block bb, int *heads, enum br_predictor pred,
1493                           enum prediction taken)
1494 {
1495   edge e;
1496   edge_iterator ei;
1497   int y;
1498
1499   if (heads[bb->index] < 0)
1500     {
1501       /* This is first time we need this field in heads array; so
1502          find first dominator that we do not post-dominate (we are
1503          using already known members of heads array).  */
1504       basic_block ai = bb;
1505       basic_block next_ai = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, bb);
1506       int head;
1507
1508       while (heads[next_ai->index] < 0)
1509         {
1510           if (!dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, next_ai, bb))
1511             break;
1512           heads[next_ai->index] = ai->index;
1513           ai = next_ai;
1514           next_ai = get_immediate_dominator (CDI_DOMINATORS, next_ai);
1515         }
1516       if (!dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, next_ai, bb))
1517         head = next_ai->index;
1518       else
1519         head = heads[next_ai->index];
1520       while (next_ai != bb)
1521         {
1522           next_ai = ai;
1523           if (heads[ai->index] == ENTRY_BLOCK)
1524             ai = ENTRY_BLOCK_PTR;
1525           else
1526             ai = BASIC_BLOCK (heads[ai->index]);
1527           heads[next_ai->index] = head;
1528         }
1529     }
1530   y = heads[bb->index];
1531
1532   /* Now find the edge that leads to our branch and aply the prediction.  */
1533
1534   if (y == last_basic_block)
1535     return;
1536   FOR_EACH_EDGE (e, ei, BASIC_BLOCK (y)->succs)
1537     if (e->dest->index >= 0
1538         && dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->dest, bb))
1539       predict_edge_def (e, pred, taken);
1540 }
1541 \f
1542 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
1543    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
1544
1545 typedef struct block_info_def
1546 {
1547   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
1548   sreal frequency;
1549
1550   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
1551   basic_block next;
1552
1553   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
1554   int npredecessors;
1555 } *block_info;
1556
1557 /* Similar information for edges.  */
1558 typedef struct edge_info_def
1559 {
1560   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
1561      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
1562      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
1563   sreal back_edge_prob;
1564   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
1565   unsigned int back_edge:1;
1566 } *edge_info;
1567
1568 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info) (B)->aux)
1569 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_info) (E)->aux)
1570
1571 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
1572    Propagate the frequencies for LOOP.  */
1573
1574 static void
1575 propagate_freq (struct loop *loop, bitmap tovisit)
1576 {
1577   basic_block head = loop->header;
1578   basic_block bb;
1579   basic_block last;
1580   unsigned i;
1581   edge e;
1582   basic_block nextbb;
1583   bitmap_iterator bi;
1584
1585   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
1586      we need to visit first.  */
1587   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
1588     {
1589       edge_iterator ei;
1590       int count = 0;
1591
1592        /* The outermost "loop" includes the exit block, which we can not
1593           look up via BASIC_BLOCK.  Detect this and use EXIT_BLOCK_PTR
1594           directly.  Do the same for the entry block.  */
1595      if (i == (unsigned)ENTRY_BLOCK)
1596        bb = ENTRY_BLOCK_PTR;
1597      else if (i == (unsigned)EXIT_BLOCK)
1598        bb = EXIT_BLOCK_PTR;
1599      else
1600        bb = BASIC_BLOCK (i);
1601
1602       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1603         {
1604           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
1605
1606           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1607             count++;
1608           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
1609             fprintf (dump_file,
1610                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
1611                      e->src->index, bb->index);
1612         }
1613       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
1614     }
1615
1616   memcpy (&BLOCK_INFO (head)->frequency, &real_one, sizeof (real_one));
1617   last = head;
1618   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
1619     {
1620       edge_iterator ei;
1621       sreal cyclic_probability, frequency;
1622
1623       memcpy (&cyclic_probability, &real_zero, sizeof (real_zero));
1624       memcpy (&frequency, &real_zero, sizeof (real_zero));
1625
1626       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
1627       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
1628
1629       /* Compute frequency of basic block.  */
1630       if (bb != head)
1631         {
1632 #ifdef ENABLE_CHECKING
1633           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1634             gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
1635                         || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
1636 #endif
1637
1638           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1639             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
1640               {
1641                 sreal_add (&cyclic_probability, &cyclic_probability,
1642                            &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob);
1643               }
1644             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1645               {
1646                 sreal tmp;
1647
1648                 /*  frequency += (e->probability
1649                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
1650                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
1651
1652                 sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1653                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (e->src)->frequency);
1654                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1655                 sreal_add (&frequency, &frequency, &tmp);
1656               }
1657
1658           if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_zero) == 0)
1659             {
1660               memcpy (&BLOCK_INFO (bb)->frequency, &frequency,
1661                       sizeof (frequency));
1662             }
1663           else
1664             {
1665               if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_almost_one) > 0)
1666                 {
1667                   memcpy (&cyclic_probability, &real_almost_one,
1668                           sizeof (real_almost_one));
1669                 }
1670
1671               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
1672                                               / (1 - cyclic_probability) */
1673
1674               sreal_sub (&cyclic_probability, &real_one, &cyclic_probability);
1675               sreal_div (&BLOCK_INFO (bb)->frequency,
1676                          &frequency, &cyclic_probability);
1677             }
1678         }
1679
1680       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
1681
1682       e = find_edge (bb, head);
1683       if (e)
1684         {
1685           sreal tmp;
1686             
1687           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
1688              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
1689              / REG_BR_PROB_BASE); */
1690             
1691           sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1692           sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency);
1693           sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
1694                      &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1695         }
1696
1697       /* Propagate to successor blocks.  */
1698       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1699         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
1700             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1701           {
1702             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
1703             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1704               {
1705                 if (!nextbb)
1706                   nextbb = e->dest;
1707                 else
1708                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
1709                 
1710                 last = e->dest;
1711               }
1712           }
1713     }
1714 }
1715
1716 /* Estimate probabilities of loopback edges in loops at same nest level.  */
1717
1718 static void
1719 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop, bitmap tovisit)
1720 {
1721   struct loop *loop;
1722
1723   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
1724     {
1725       edge e;
1726       basic_block *bbs;
1727       unsigned i;
1728
1729       estimate_loops_at_level (loop->inner, tovisit);
1730
1731       /* Do not do this for dummy function loop.  */
1732       if (EDGE_COUNT (loop->latch->succs) > 0)
1733         {
1734           /* Find current loop back edge and mark it.  */
1735           e = loop_latch_edge (loop);
1736           EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
1737        }
1738
1739       bbs = get_loop_body (loop);
1740       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
1741         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
1742       free (bbs);
1743       propagate_freq (loop, tovisit);
1744     }
1745 }
1746
1747 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
1748    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
1749
1750 int
1751 counts_to_freqs (void)
1752 {
1753   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
1754   basic_block bb;
1755
1756   FOR_EACH_BB (bb)
1757     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
1758
1759   count_max = MAX (true_count_max, 1);
1760   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
1761     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
1762   return true_count_max;
1763 }
1764
1765 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
1766    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
1767    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
1768    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
1769
1770 bool
1771 expensive_function_p (int threshold)
1772 {
1773   unsigned int sum = 0;
1774   basic_block bb;
1775   unsigned int limit;
1776
1777   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
1778      frequencies.  */
1779   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
1780
1781   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
1782      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
1783      is available and function has not been executed at all.  */
1784   if (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency == 0)
1785     return true;
1786
1787   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
1788   limit = ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * threshold;
1789   FOR_EACH_BB (bb)
1790     {
1791       rtx insn;
1792
1793       for (insn = BB_HEAD (bb); insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
1794            insn = NEXT_INSN (insn))
1795         if (active_insn_p (insn))
1796           {
1797             sum += bb->frequency;
1798             if (sum > limit)
1799               return true;
1800         }
1801     }
1802
1803   return false;
1804 }
1805
1806 /* Estimate basic blocks frequency by given branch probabilities.  */
1807
1808 static void
1809 estimate_bb_frequencies (struct loops *loops)
1810 {
1811   basic_block bb;
1812   sreal freq_max;
1813
1814   if (!flag_branch_probabilities || !counts_to_freqs ())
1815     {
1816       static int real_values_initialized = 0;
1817       bitmap tovisit;
1818
1819       if (!real_values_initialized)
1820         {
1821           real_values_initialized = 1;
1822           sreal_init (&real_zero, 0, 0);
1823           sreal_init (&real_one, 1, 0);
1824           sreal_init (&real_br_prob_base, REG_BR_PROB_BASE, 0);
1825           sreal_init (&real_bb_freq_max, BB_FREQ_MAX, 0);
1826           sreal_init (&real_one_half, 1, -1);
1827           sreal_div (&real_inv_br_prob_base, &real_one, &real_br_prob_base);
1828           sreal_sub (&real_almost_one, &real_one, &real_inv_br_prob_base);
1829         }
1830
1831       mark_dfs_back_edges ();
1832
1833       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
1834
1835       /* Set up block info for each basic block.  */
1836       tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
1837       alloc_aux_for_blocks (sizeof (struct block_info_def));
1838       alloc_aux_for_edges (sizeof (struct edge_info_def));
1839       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
1840         {
1841           edge e;
1842           edge_iterator ei;
1843
1844           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1845             {
1846               sreal_init (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob, e->probability, 0);
1847               sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
1848                          &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
1849                          &real_inv_br_prob_base);
1850             }
1851         }
1852
1853       /* First compute probabilities locally for each loop from innermost
1854          to outermost to examine probabilities for back edges.  */
1855       estimate_loops_at_level (loops->tree_root, tovisit);
1856
1857       memcpy (&freq_max, &real_zero, sizeof (real_zero));
1858       FOR_EACH_BB (bb)
1859         if (sreal_compare (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency) < 0)
1860           memcpy (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, sizeof (freq_max));
1861
1862       sreal_div (&freq_max, &real_bb_freq_max, &freq_max);
1863       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
1864         {
1865           sreal tmp;
1866
1867           sreal_mul (&tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, &freq_max);
1868           sreal_add (&tmp, &tmp, &real_one_half);
1869           bb->frequency = sreal_to_int (&tmp);
1870         }
1871
1872       free_aux_for_blocks ();
1873       free_aux_for_edges ();
1874       BITMAP_FREE (tovisit);
1875     }
1876   compute_function_frequency ();
1877   if (flag_reorder_functions)
1878     choose_function_section ();
1879 }
1880
1881 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
1882 static void
1883 compute_function_frequency (void)
1884 {
1885   basic_block bb;
1886
1887   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
1888     return;
1889   cfun->function_frequency = FUNCTION_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
1890   FOR_EACH_BB (bb)
1891     {
1892       if (maybe_hot_bb_p (bb))
1893         {
1894           cfun->function_frequency = FUNCTION_FREQUENCY_HOT;
1895           return;
1896         }
1897       if (!probably_never_executed_bb_p (bb))
1898         cfun->function_frequency = FUNCTION_FREQUENCY_NORMAL;
1899     }
1900 }
1901
1902 /* Choose appropriate section for the function.  */
1903 static void
1904 choose_function_section (void)
1905 {
1906   if (DECL_SECTION_NAME (current_function_decl)
1907       || !targetm.have_named_sections
1908       /* Theoretically we can split the gnu.linkonce text section too,
1909          but this requires more work as the frequency needs to match
1910          for all generated objects so we need to merge the frequency
1911          of all instances.  For now just never set frequency for these.  */
1912       || DECL_ONE_ONLY (current_function_decl))
1913     return;
1914
1915   /* If we are doing the partitioning optimization, let the optimization
1916      choose the correct section into which to put things.  */
1917
1918   if (flag_reorder_blocks_and_partition)
1919     return;
1920
1921   if (cfun->function_frequency == FUNCTION_FREQUENCY_HOT)
1922     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
1923       build_string (strlen (HOT_TEXT_SECTION_NAME), HOT_TEXT_SECTION_NAME);
1924   if (cfun->function_frequency == FUNCTION_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
1925     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
1926       build_string (strlen (UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME),
1927                     UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME);
1928 }
1929
1930 static bool
1931 gate_estimate_probability (void)
1932 {
1933   return flag_guess_branch_prob;
1934 }
1935
1936 struct tree_opt_pass pass_profile = 
1937 {
1938   "profile",                            /* name */
1939   gate_estimate_probability,            /* gate */
1940   tree_estimate_probability,            /* execute */
1941   NULL,                                 /* sub */
1942   NULL,                                 /* next */
1943   0,                                    /* static_pass_number */
1944   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
1945   PROP_cfg,                             /* properties_required */
1946   0,                                    /* properties_provided */
1947   0,                                    /* properties_destroyed */
1948   0,                                    /* todo_flags_start */
1949   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa,                   /* todo_flags_finish */
1950   0                                     /* letter */
1951 };