OSDN Git Service

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