OSDN Git Service

PR rtl-optimization/45101
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / predict.c
1 /* Branch prediction routines for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009
3    Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 /* References:
22
23    [1] "Branch Prediction for Free"
24        Ball and Larus; PLDI '93.
25    [2] "Static Branch Frequency and Program Profile Analysis"
26        Wu and Larus; MICRO-27.
27    [3] "Corpus-based Static Branch Prediction"
28        Calder, Grunwald, Lindsay, Martin, Mozer, and Zorn; PLDI '95.  */
29
30
31 #include "config.h"
32 #include "system.h"
33 #include "coretypes.h"
34 #include "tm.h"
35 #include "tree.h"
36 #include "rtl.h"
37 #include "tm_p.h"
38 #include "hard-reg-set.h"
39 #include "basic-block.h"
40 #include "insn-config.h"
41 #include "regs.h"
42 #include "flags.h"
43 #include "output.h"
44 #include "function.h"
45 #include "except.h"
46 #include "diagnostic-core.h"
47 #include "toplev.h"
48 #include "recog.h"
49 #include "expr.h"
50 #include "predict.h"
51 #include "coverage.h"
52 #include "sreal.h"
53 #include "params.h"
54 #include "target.h"
55 #include "cfgloop.h"
56 #include "tree-flow.h"
57 #include "ggc.h"
58 #include "tree-dump.h"
59 #include "tree-pass.h"
60 #include "timevar.h"
61 #include "tree-scalar-evolution.h"
62 #include "cfgloop.h"
63 #include "pointer-set.h"
64
65 /* real constants: 0, 1, 1-1/REG_BR_PROB_BASE, REG_BR_PROB_BASE,
66                    1/REG_BR_PROB_BASE, 0.5, BB_FREQ_MAX.  */
67 static sreal real_zero, real_one, real_almost_one, real_br_prob_base,
68              real_inv_br_prob_base, real_one_half, real_bb_freq_max;
69
70 /* Random guesstimation given names.
71    PROV_VERY_UNLIKELY should be small enough so basic block predicted
72    by it gets bellow HOT_BB_FREQUENCY_FRANCTION.  */
73 #define PROB_VERY_UNLIKELY      (REG_BR_PROB_BASE / 2000 - 1)
74 #define PROB_EVEN               (REG_BR_PROB_BASE / 2)
75 #define PROB_VERY_LIKELY        (REG_BR_PROB_BASE - PROB_VERY_UNLIKELY)
76 #define PROB_ALWAYS             (REG_BR_PROB_BASE)
77
78 static void combine_predictions_for_insn (rtx, basic_block);
79 static void dump_prediction (FILE *, enum br_predictor, int, basic_block, int);
80 static void predict_paths_leading_to (basic_block, enum br_predictor, enum prediction);
81 static void choose_function_section (void);
82 static bool can_predict_insn_p (const_rtx);
83
84 /* Information we hold about each branch predictor.
85    Filled using information from predict.def.  */
86
87 struct predictor_info
88 {
89   const char *const name;       /* Name used in the debugging dumps.  */
90   const int hitrate;            /* Expected hitrate used by
91                                    predict_insn_def call.  */
92   const int flags;
93 };
94
95 /* Use given predictor without Dempster-Shaffer theory if it matches
96    using first_match heuristics.  */
97 #define PRED_FLAG_FIRST_MATCH 1
98
99 /* Recompute hitrate in percent to our representation.  */
100
101 #define HITRATE(VAL) ((int) ((VAL) * REG_BR_PROB_BASE + 50) / 100)
102
103 #define DEF_PREDICTOR(ENUM, NAME, HITRATE, FLAGS) {NAME, HITRATE, FLAGS},
104 static const struct predictor_info predictor_info[]= {
105 #include "predict.def"
106
107   /* Upper bound on predictors.  */
108   {NULL, 0, 0}
109 };
110 #undef DEF_PREDICTOR
111
112 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
113
114 static inline bool
115 maybe_hot_frequency_p (int freq)
116 {
117   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
118   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
119     {
120       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
121         return false;
122       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
123         return true;
124     }
125   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
126     return true;
127   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
128       && freq <= (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * 2 / 3))
129     return false;
130   if (freq < BB_FREQ_MAX / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION))
131     return false;
132   return true;
133 }
134
135 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
136
137 static inline bool
138 maybe_hot_count_p (gcov_type count)
139 {
140   if (profile_status != PROFILE_READ)
141     return true;
142   /* Code executed at most once is not hot.  */
143   if (profile_info->runs >= count)
144     return false;
145   return (count
146           > profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION));
147 }
148
149 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
150    for maximal performance.  */
151
152 bool
153 maybe_hot_bb_p (const_basic_block bb)
154 {
155   if (profile_status == PROFILE_READ)
156     return maybe_hot_count_p (bb->count);
157   return maybe_hot_frequency_p (bb->frequency);
158 }
159
160 /* Return true if the call can be hot.  */
161
162 bool
163 cgraph_maybe_hot_edge_p (struct cgraph_edge *edge)
164 {
165   if (profile_info && flag_branch_probabilities
166       && (edge->count
167           <= profile_info->sum_max / PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_FRACTION)))
168     return false;
169   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
170       || edge->callee->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
171     return false;
172   if (edge->caller->frequency > NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED
173       && edge->callee->frequency <= NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE)
174     return false;
175   if (optimize_size)
176     return false;
177   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
178     return true;
179   if (edge->caller->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
180       && edge->frequency < CGRAPH_FREQ_BASE * 3 / 2)
181     return false;
182   if (flag_guess_branch_prob
183       && edge->frequency <= (CGRAPH_FREQ_BASE
184                              / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION)))
185     return false;
186   return true;
187 }
188
189 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
190    for maximal performance.  */
191
192 bool
193 maybe_hot_edge_p (edge e)
194 {
195   if (profile_status == PROFILE_READ)
196     return maybe_hot_count_p (e->count);
197   return maybe_hot_frequency_p (EDGE_FREQUENCY (e));
198 }
199
200 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
201 bool
202 probably_never_executed_bb_p (const_basic_block bb)
203 {
204   if (profile_info && flag_branch_probabilities)
205     return ((bb->count + profile_info->runs / 2) / profile_info->runs) == 0;
206   if ((!profile_info || !flag_branch_probabilities)
207       && cgraph_node (current_function_decl)->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
208     return true;
209   return false;
210 }
211
212 /* Return true when current function should always be optimized for size.  */
213
214 bool
215 optimize_function_for_size_p (struct function *fun)
216 {
217   return (optimize_size
218           || (fun && fun->decl
219               && (cgraph_node (fun->decl)->frequency
220                   == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)));
221 }
222
223 /* Return true when current function should always be optimized for speed.  */
224
225 bool
226 optimize_function_for_speed_p (struct function *fun)
227 {
228   return !optimize_function_for_size_p (fun);
229 }
230
231 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
232
233 bool
234 optimize_bb_for_size_p (const_basic_block bb)
235 {
236   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_bb_p (bb);
237 }
238
239 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
240
241 bool
242 optimize_bb_for_speed_p (const_basic_block bb)
243 {
244   return !optimize_bb_for_size_p (bb);
245 }
246
247 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
248
249 bool
250 optimize_edge_for_size_p (edge e)
251 {
252   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_edge_p (e);
253 }
254
255 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
256
257 bool
258 optimize_edge_for_speed_p (edge e)
259 {
260   return !optimize_edge_for_size_p (e);
261 }
262
263 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
264
265 bool
266 optimize_insn_for_size_p (void)
267 {
268   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !crtl->maybe_hot_insn_p;
269 }
270
271 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
272
273 bool
274 optimize_insn_for_speed_p (void)
275 {
276   return !optimize_insn_for_size_p ();
277 }
278
279 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for size.  */
280
281 bool
282 optimize_loop_for_size_p (struct loop *loop)
283 {
284   return optimize_bb_for_size_p (loop->header);
285 }
286
287 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for speed.  */
288
289 bool
290 optimize_loop_for_speed_p (struct loop *loop)
291 {
292   return optimize_bb_for_speed_p (loop->header);
293 }
294
295 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for speed.  */
296
297 bool
298 optimize_loop_nest_for_speed_p (struct loop *loop)
299 {
300   struct loop *l = loop;
301   if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
302     return true;
303   l = loop->inner;
304   while (l && l != loop)
305     {
306       if (optimize_loop_for_speed_p (l))
307         return true;
308       if (l->inner)
309         l = l->inner;
310       else if (l->next)
311         l = l->next;
312       else
313         {
314           while (l != loop && !l->next)
315             l = loop_outer (l);
316           if (l != loop)
317             l = l->next;
318         }
319     }
320   return false;
321 }
322
323 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for size.  */
324
325 bool
326 optimize_loop_nest_for_size_p (struct loop *loop)
327 {
328   return !optimize_loop_nest_for_speed_p (loop);
329 }
330
331 /* Return true when edge E is likely to be well predictable by branch
332    predictor.  */
333
334 bool
335 predictable_edge_p (edge e)
336 {
337   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
338     return false;
339   if ((e->probability
340        <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100)
341       || (REG_BR_PROB_BASE - e->probability
342           <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100))
343     return true;
344   return false;
345 }
346
347
348 /* Set RTL expansion for BB profile.  */
349
350 void
351 rtl_profile_for_bb (basic_block bb)
352 {
353   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_bb_p (bb);
354 }
355
356 /* Set RTL expansion for edge profile.  */
357
358 void
359 rtl_profile_for_edge (edge e)
360 {
361   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_edge_p (e);
362 }
363
364 /* Set RTL expansion to default mode (i.e. when profile info is not known).  */
365 void
366 default_rtl_profile (void)
367 {
368   crtl->maybe_hot_insn_p = true;
369 }
370
371 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
372    PREDICTOR.  */
373
374 bool
375 rtl_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
376 {
377   rtx note;
378   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
379     return false;
380   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
381     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
382         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
383       return true;
384   return false;
385 }
386
387 /* This map contains for a basic block the list of predictions for the
388    outgoing edges.  */
389
390 static struct pointer_map_t *bb_predictions;
391
392 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
393    PREDICTOR.  */
394
395 bool
396 gimple_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
397 {
398   struct edge_prediction *i;
399   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
400
401   if (!preds)
402     return false;
403
404   for (i = (struct edge_prediction *) *preds; i; i = i->ep_next)
405     if (i->ep_predictor == predictor)
406       return true;
407   return false;
408 }
409
410 /* Return true when the probability of edge is reliable.
411
412    The profile guessing code is good at predicting branch outcome (ie.
413    taken/not taken), that is predicted right slightly over 75% of time.
414    It is however notoriously poor on predicting the probability itself.
415    In general the profile appear a lot flatter (with probabilities closer
416    to 50%) than the reality so it is bad idea to use it to drive optimization
417    such as those disabling dynamic branch prediction for well predictable
418    branches.
419
420    There are two exceptions - edges leading to noreturn edges and edges
421    predicted by number of iterations heuristics are predicted well.  This macro
422    should be able to distinguish those, but at the moment it simply check for
423    noreturn heuristic that is only one giving probability over 99% or bellow
424    1%.  In future we might want to propagate reliability information across the
425    CFG if we find this information useful on multiple places.   */
426 static bool
427 probability_reliable_p (int prob)
428 {
429   return (profile_status == PROFILE_READ
430           || (profile_status == PROFILE_GUESSED
431               && (prob <= HITRATE (1) || prob >= HITRATE (99))));
432 }
433
434 /* Same predicate as above, working on edges.  */
435 bool
436 edge_probability_reliable_p (const_edge e)
437 {
438   return probability_reliable_p (e->probability);
439 }
440
441 /* Same predicate as edge_probability_reliable_p, working on notes.  */
442 bool
443 br_prob_note_reliable_p (const_rtx note)
444 {
445   gcc_assert (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB);
446   return probability_reliable_p (INTVAL (XEXP (note, 0)));
447 }
448
449 static void
450 predict_insn (rtx insn, enum br_predictor predictor, int probability)
451 {
452   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
453   if (!flag_guess_branch_prob)
454     return;
455
456   add_reg_note (insn, REG_BR_PRED,
457                 gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
458                                 GEN_INT ((int) predictor),
459                                 GEN_INT ((int) probability)));
460 }
461
462 /* Predict insn by given predictor.  */
463
464 void
465 predict_insn_def (rtx insn, enum br_predictor predictor,
466                   enum prediction taken)
467 {
468    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
469
470    if (taken != TAKEN)
471      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
472
473    predict_insn (insn, predictor, probability);
474 }
475
476 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
477
478 void
479 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
480 {
481   rtx last_insn;
482   last_insn = BB_END (e->src);
483
484   /* We can store the branch prediction information only about
485      conditional jumps.  */
486   if (!any_condjump_p (last_insn))
487     return;
488
489   /* We always store probability of branching.  */
490   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
491     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
492
493   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
494 }
495
496 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
497 void
498 gimple_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
499 {
500   gcc_assert (profile_status != PROFILE_GUESSED);
501   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR && EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1)
502       && flag_guess_branch_prob && optimize)
503     {
504       struct edge_prediction *i = XNEW (struct edge_prediction);
505       void **preds = pointer_map_insert (bb_predictions, e->src);
506
507       i->ep_next = (struct edge_prediction *) *preds;
508       *preds = i;
509       i->ep_probability = probability;
510       i->ep_predictor = predictor;
511       i->ep_edge = e;
512     }
513 }
514
515 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
516    to edge E.  */
517 void
518 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
519 {
520   void **preds;
521
522   if (!bb_predictions)
523     return;
524
525   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, e->src);
526
527   if (preds)
528     {
529       struct edge_prediction **prediction = (struct edge_prediction **) preds;
530       struct edge_prediction *next;
531
532       while (*prediction)
533         {
534           if ((*prediction)->ep_edge == e)
535             {
536               next = (*prediction)->ep_next;
537               free (*prediction);
538               *prediction = next;
539             }
540           else
541             prediction = &((*prediction)->ep_next);
542         }
543     }
544 }
545
546 /* Clears the list of predictions stored for BB.  */
547
548 static void
549 clear_bb_predictions (basic_block bb)
550 {
551   void **preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
552   struct edge_prediction *pred, *next;
553
554   if (!preds)
555     return;
556
557   for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = next)
558     {
559       next = pred->ep_next;
560       free (pred);
561     }
562   *preds = NULL;
563 }
564
565 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
566    At the moment we represent predictions only on conditional
567    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
568 static bool
569 can_predict_insn_p (const_rtx insn)
570 {
571   return (JUMP_P (insn)
572           && any_condjump_p (insn)
573           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
574 }
575
576 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
577
578 void
579 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
580                   enum prediction taken)
581 {
582    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
583
584    if (taken != TAKEN)
585      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
586
587    predict_edge (e, predictor, probability);
588 }
589
590 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
591    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
592
593 void
594 invert_br_probabilities (rtx insn)
595 {
596   rtx note;
597
598   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
599     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
600       XEXP (note, 0) = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (note, 0)));
601     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
602       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
603         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
604 }
605
606 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
607
608 static void
609 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
610                  basic_block bb, int used)
611 {
612   edge e;
613   edge_iterator ei;
614
615   if (!file)
616     return;
617
618   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
619     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
620       break;
621
622   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
623            predictor_info[predictor].name,
624            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
625
626   if (bb->count)
627     {
628       fprintf (file, "  exec ");
629       fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, bb->count);
630       if (e)
631         {
632           fprintf (file, " hit ");
633           fprintf (file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, e->count);
634           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
635         }
636     }
637
638   fprintf (file, "\n");
639 }
640
641 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
642    evenly and hope for the best.  */
643 static void
644 set_even_probabilities (basic_block bb)
645 {
646   int nedges = 0;
647   edge e;
648   edge_iterator ei;
649
650   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
651     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
652       nedges ++;
653   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
654     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
655       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
656     else
657       e->probability = 0;
658 }
659
660 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
661    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
662
663 static void
664 combine_predictions_for_insn (rtx insn, basic_block bb)
665 {
666   rtx prob_note;
667   rtx *pnote;
668   rtx note;
669   int best_probability = PROB_EVEN;
670   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
671   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
672   int d;
673   bool first_match = false;
674   bool found = false;
675
676   if (!can_predict_insn_p (insn))
677     {
678       set_even_probabilities (bb);
679       return;
680     }
681
682   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
683   pnote = &REG_NOTES (insn);
684   if (dump_file)
685     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
686              bb->index);
687
688   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
689      by predictor with smallest index.  */
690   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
691     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
692       {
693         enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
694                                        INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)));
695         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
696
697         found = true;
698         if (best_predictor > predictor)
699           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
700
701         d = (combined_probability * probability
702              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
703              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
704
705         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
706         if (d == 0)
707           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
708           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
709         else
710           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
711                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
712       }
713
714   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
715      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
716      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
717
718   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
719     first_match = true;
720
721   if (!found)
722     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
723                      combined_probability, bb, true);
724   else
725     {
726       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
727                        bb, !first_match);
728       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
729                        bb, first_match);
730     }
731
732   if (first_match)
733     combined_probability = best_probability;
734   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
735
736   while (*pnote)
737     {
738       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
739         {
740           enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
741                                          INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0)));
742           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
743
744           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
745                            !first_match || best_predictor == predictor);
746           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
747         }
748       else
749         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
750     }
751
752   if (!prob_note)
753     {
754       add_reg_note (insn, REG_BR_PROB, GEN_INT (combined_probability));
755
756       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
757          conditional jump.  */
758       if (!single_succ_p (bb))
759         {
760           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
761           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
762             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
763         }
764     }
765   else if (!single_succ_p (bb))
766     {
767       int prob = INTVAL (XEXP (prob_note, 0));
768
769       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
770       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
771     }
772   else
773     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
774 }
775
776 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
777    Remove now useless prediction entries.  */
778
779 static void
780 combine_predictions_for_bb (basic_block bb)
781 {
782   int best_probability = PROB_EVEN;
783   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
784   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
785   int d;
786   bool first_match = false;
787   bool found = false;
788   struct edge_prediction *pred;
789   int nedges = 0;
790   edge e, first = NULL, second = NULL;
791   edge_iterator ei;
792   void **preds;
793
794   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
795     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
796       {
797         nedges ++;
798         if (first && !second)
799           second = e;
800         if (!first)
801           first = e;
802       }
803
804   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy.
805
806      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
807      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
808      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
809      this later.  */
810   if (nedges != 2)
811     {
812       if (!bb->count)
813         set_even_probabilities (bb);
814       clear_bb_predictions (bb);
815       if (dump_file)
816         fprintf (dump_file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
817                  nedges, bb->index);
818       return;
819     }
820
821   if (dump_file)
822     fprintf (dump_file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
823
824   preds = pointer_map_contains (bb_predictions, bb);
825   if (preds)
826     {
827       /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
828          by predictor with smallest index.  */
829       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
830         {
831           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
832           int probability = pred->ep_probability;
833
834           if (pred->ep_edge != first)
835             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
836
837           found = true;
838           /* First match heuristics would be widly confused if we predicted
839              both directions.  */
840           if (best_predictor > predictor)
841             {
842               struct edge_prediction *pred2;
843               int prob = probability;
844
845               for (pred2 = (struct edge_prediction *) *preds; pred2; pred2 = pred2->ep_next)
846                if (pred2 != pred && pred2->ep_predictor == pred->ep_predictor)
847                  {
848                    int probability2 = pred->ep_probability;
849
850                    if (pred2->ep_edge != first)
851                      probability2 = REG_BR_PROB_BASE - probability2;
852
853                    if ((probability < REG_BR_PROB_BASE / 2) !=
854                        (probability2 < REG_BR_PROB_BASE / 2))
855                      break;
856
857                    /* If the same predictor later gave better result, go for it! */
858                    if ((probability >= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 > probability))
859                        || (probability <= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 < probability)))
860                      prob = probability2;
861                  }
862               if (!pred2)
863                 best_probability = prob, best_predictor = predictor;
864             }
865
866           d = (combined_probability * probability
867                + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
868                * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
869
870           /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
871           if (d == 0)
872             /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
873             combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
874           else
875             combined_probability = (((double) combined_probability)
876                                     * probability
877                                     * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
878         }
879     }
880
881   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
882      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
883      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
884
885   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
886     first_match = true;
887
888   if (!found)
889     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
890   else
891     {
892       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
893                        !first_match);
894       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
895                        first_match);
896     }
897
898   if (first_match)
899     combined_probability = best_probability;
900   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
901
902   if (preds)
903     {
904       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
905         {
906           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
907           int probability = pred->ep_probability;
908
909           if (pred->ep_edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
910             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
911           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
912                            !first_match || best_predictor == predictor);
913         }
914     }
915   clear_bb_predictions (bb);
916
917   if (!bb->count)
918     {
919       first->probability = combined_probability;
920       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
921     }
922 }
923
924 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.  */
925
926 static void
927 predict_loops (void)
928 {
929   loop_iterator li;
930   struct loop *loop;
931
932   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
933      natural loop.  */
934   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
935     {
936       basic_block bb, *bbs;
937       unsigned j, n_exits;
938       VEC (edge, heap) *exits;
939       struct tree_niter_desc niter_desc;
940       edge ex;
941
942       exits = get_loop_exit_edges (loop);
943       n_exits = VEC_length (edge, exits);
944
945       for (j = 0; VEC_iterate (edge, exits, j, ex); j++)
946         {
947           tree niter = NULL;
948           HOST_WIDE_INT nitercst;
949           int max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_PREDICTED_ITERATIONS);
950           int probability;
951           enum br_predictor predictor;
952
953           if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false))
954             niter = niter_desc.niter;
955           if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
956             niter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
957
958           if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
959             {
960               if (host_integerp (niter, 1)
961                   && compare_tree_int (niter, max-1) == -1)
962                 nitercst = tree_low_cst (niter, 1) + 1;
963               else
964                 nitercst = max;
965               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS;
966             }
967           /* If we have just one exit and we can derive some information about
968              the number of iterations of the loop from the statements inside
969              the loop, use it to predict this exit.  */
970           else if (n_exits == 1)
971             {
972               nitercst = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
973               if (nitercst < 0)
974                 continue;
975               if (nitercst > max)
976                 nitercst = max;
977
978               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED;
979             }
980           else
981             continue;
982
983           probability = ((REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst);
984           predict_edge (ex, predictor, probability);
985         }
986       VEC_free (edge, heap, exits);
987
988       bbs = get_loop_body (loop);
989
990       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
991         {
992           int header_found = 0;
993           edge e;
994           edge_iterator ei;
995
996           bb = bbs[j];
997
998           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
999              statements construct loops via "non-loop" constructs
1000              in the source language and are better to be handled
1001              separately.  */
1002           if (predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
1003             continue;
1004
1005           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
1006              loop's head as taken.  */
1007           if (bb == loop->latch)
1008             {
1009               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1010               if (e)
1011                 {
1012                   header_found = 1;
1013                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
1014                 }
1015             }
1016
1017           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
1018              conditional has no loop header successors as not taken.  */
1019           if (!header_found
1020               /* If we already used more reliable loop exit predictors, do not
1021                  bother with PRED_LOOP_EXIT.  */
1022               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1023               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS))
1024             {
1025               /* For loop with many exits we don't want to predict all exits
1026                  with the pretty large probability, because if all exits are
1027                  considered in row, the loop would be predicted to iterate
1028                  almost never.  The code to divide probability by number of
1029                  exits is very rough.  It should compute the number of exits
1030                  taken in each patch through function (not the overall number
1031                  of exits that might be a lot higher for loops with wide switch
1032                  statements in them) and compute n-th square root.
1033
1034                  We limit the minimal probability by 2% to avoid
1035                  EDGE_PROBABILITY_RELIABLE from trusting the branch prediction
1036                  as this was causing regression in perl benchmark containing such
1037                  a wide loop.  */
1038
1039               int probability = ((REG_BR_PROB_BASE
1040                                   - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
1041                                  / n_exits);
1042               if (probability < HITRATE (2))
1043                 probability = HITRATE (2);
1044               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1045                 if (e->dest->index < NUM_FIXED_BLOCKS
1046                     || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1047                   predict_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, probability);
1048             }
1049         }
1050
1051       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
1052       free (bbs);
1053     }
1054 }
1055
1056 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
1057    properties.  */
1058 static void
1059 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
1060 {
1061   rtx last_insn = BB_END (bb);
1062   rtx cond;
1063
1064   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
1065     return;
1066   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
1067   if (! cond)
1068     return;
1069
1070   /* Try "pointer heuristic."
1071      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1072      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1073   if (COMPARISON_P (cond)
1074       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
1075           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
1076     {
1077       if (GET_CODE (cond) == EQ)
1078         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
1079       else if (GET_CODE (cond) == NE)
1080         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
1081     }
1082   else
1083
1084   /* Try "opcode heuristic."
1085      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1086      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1087      about signed comparisons against zero.  */
1088     switch (GET_CODE (cond))
1089       {
1090       case CONST_INT:
1091         /* Unconditional branch.  */
1092         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
1093                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1094         break;
1095
1096       case EQ:
1097       case UNEQ:
1098         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1099            unpredictable way because of special role of = tests in
1100            FP code.  */
1101         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1102           ;
1103         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1104            nothing useful to predict about them.  */
1105         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1106                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1107           ;
1108         else
1109           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1110         break;
1111
1112       case NE:
1113       case LTGT:
1114         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1115            unpredictable way because of special role of = tests in
1116            FP code.  */
1117         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1118           ;
1119         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1120            nothing useful to predict about them.  */
1121         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1122                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1123           ;
1124         else
1125           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1126         break;
1127
1128       case ORDERED:
1129         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
1130         break;
1131
1132       case UNORDERED:
1133         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1134         break;
1135
1136       case LE:
1137       case LT:
1138         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1139             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1140           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1141         break;
1142
1143       case GE:
1144       case GT:
1145         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1146             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1147           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1148         break;
1149
1150       default:
1151         break;
1152       }
1153 }
1154
1155 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
1156 void
1157 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
1158 {
1159   bb_estimate_probability_locally (bb);
1160   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
1161 }
1162 \f
1163 static tree expr_expected_value (tree, bitmap);
1164
1165 /* Helper function for expr_expected_value.  */
1166
1167 static tree
1168 expr_expected_value_1 (tree type, tree op0, enum tree_code code, tree op1, bitmap visited)
1169 {
1170   gimple def;
1171
1172   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1173     {
1174       if (TREE_CONSTANT (op0))
1175         return op0;
1176
1177       if (code != SSA_NAME)
1178         return NULL_TREE;
1179
1180       def = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
1181
1182       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
1183       if (bitmap_bit_p (visited, SSA_NAME_VERSION (op0)))
1184         return NULL;
1185       bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (op0));
1186
1187       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI)
1188         {
1189           /* All the arguments of the PHI node must have the same constant
1190              length.  */
1191           int i, n = gimple_phi_num_args (def);
1192           tree val = NULL, new_val;
1193
1194           for (i = 0; i < n; i++)
1195             {
1196               tree arg = PHI_ARG_DEF (def, i);
1197
1198               /* If this PHI has itself as an argument, we cannot
1199                  determine the string length of this argument.  However,
1200                  if we can find an expected constant value for the other
1201                  PHI args then we can still be sure that this is
1202                  likely a constant.  So be optimistic and just
1203                  continue with the next argument.  */
1204               if (arg == PHI_RESULT (def))
1205                 continue;
1206
1207               new_val = expr_expected_value (arg, visited);
1208               if (!new_val)
1209                 return NULL;
1210               if (!val)
1211                 val = new_val;
1212               else if (!operand_equal_p (val, new_val, false))
1213                 return NULL;
1214             }
1215           return val;
1216         }
1217       if (is_gimple_assign (def))
1218         {
1219           if (gimple_assign_lhs (def) != op0)
1220             return NULL;
1221
1222           return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (def)),
1223                                         gimple_assign_rhs1 (def),
1224                                         gimple_assign_rhs_code (def),
1225                                         gimple_assign_rhs2 (def),
1226                                         visited);
1227         }
1228
1229       if (is_gimple_call (def))
1230         {
1231           tree decl = gimple_call_fndecl (def);
1232           if (!decl)
1233             return NULL;
1234           if (DECL_BUILT_IN_CLASS (decl) == BUILT_IN_NORMAL
1235               && DECL_FUNCTION_CODE (decl) == BUILT_IN_EXPECT)
1236             {
1237               tree val;
1238
1239               if (gimple_call_num_args (def) != 2)
1240                 return NULL;
1241               val = gimple_call_arg (def, 0);
1242               if (TREE_CONSTANT (val))
1243                 return val;
1244               return gimple_call_arg (def, 1);
1245             }
1246         }
1247
1248       return NULL;
1249     }
1250
1251   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_BINARY_RHS)
1252     {
1253       tree res;
1254       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1255       if (!op0)
1256         return NULL;
1257       op1 = expr_expected_value (op1, visited);
1258       if (!op1)
1259         return NULL;
1260       res = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1261       if (TREE_CONSTANT (res))
1262         return res;
1263       return NULL;
1264     }
1265   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_UNARY_RHS)
1266     {
1267       tree res;
1268       op0 = expr_expected_value (op0, visited);
1269       if (!op0)
1270         return NULL;
1271       res = fold_build1 (code, type, op0);
1272       if (TREE_CONSTANT (res))
1273         return res;
1274       return NULL;
1275     }
1276   return NULL;
1277 }
1278
1279 /* Return constant EXPR will likely have at execution time, NULL if unknown.
1280    The function is used by builtin_expect branch predictor so the evidence
1281    must come from this construct and additional possible constant folding.
1282
1283    We may want to implement more involved value guess (such as value range
1284    propagation based prediction), but such tricks shall go to new
1285    implementation.  */
1286
1287 static tree
1288 expr_expected_value (tree expr, bitmap visited)
1289 {
1290   enum tree_code code;
1291   tree op0, op1;
1292
1293   if (TREE_CONSTANT (expr))
1294     return expr;
1295
1296   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1297   return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (expr),
1298                                 op0, code, op1, visited);
1299 }
1300
1301 \f
1302 /* Get rid of all builtin_expect calls and GIMPLE_PREDICT statements
1303    we no longer need.  */
1304 static unsigned int
1305 strip_predict_hints (void)
1306 {
1307   basic_block bb;
1308   gimple ass_stmt;
1309   tree var;
1310
1311   FOR_EACH_BB (bb)
1312     {
1313       gimple_stmt_iterator bi;
1314       for (bi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bi);)
1315         {
1316           gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1317
1318           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1319             {
1320               gsi_remove (&bi, true);
1321               continue;
1322             }
1323           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_CALL)
1324             {
1325               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
1326
1327               if (fndecl
1328                   && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
1329                   && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
1330                   && gimple_call_num_args (stmt) == 2)
1331                 {
1332                   var = gimple_call_lhs (stmt);
1333                   ass_stmt = gimple_build_assign (var, gimple_call_arg (stmt, 0));
1334
1335                   gsi_replace (&bi, ass_stmt, true);
1336                 }
1337             }
1338           gsi_next (&bi);
1339         }
1340     }
1341   return 0;
1342 }
1343 \f
1344 /* Predict using opcode of the last statement in basic block.  */
1345 static void
1346 tree_predict_by_opcode (basic_block bb)
1347 {
1348   gimple stmt = last_stmt (bb);
1349   edge then_edge;
1350   tree op0, op1;
1351   tree type;
1352   tree val;
1353   enum tree_code cmp;
1354   bitmap visited;
1355   edge_iterator ei;
1356
1357   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1358     return;
1359   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1360     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1361       break;
1362   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1363   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1364   cmp = gimple_cond_code (stmt);
1365   type = TREE_TYPE (op0);
1366   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1367   val = expr_expected_value_1 (boolean_type_node, op0, cmp, op1, visited);
1368   BITMAP_FREE (visited);
1369   if (val)
1370     {
1371       if (integer_zerop (val))
1372         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, NOT_TAKEN);
1373       else
1374         predict_edge_def (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, TAKEN);
1375       return;
1376     }
1377   /* Try "pointer heuristic."
1378      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1379      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1380   if (POINTER_TYPE_P (type))
1381     {
1382       if (cmp == EQ_EXPR)
1383         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, NOT_TAKEN);
1384       else if (cmp == NE_EXPR)
1385         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, TAKEN);
1386     }
1387   else
1388
1389   /* Try "opcode heuristic."
1390      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1391      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1392      about signed comparisons against zero.  */
1393     switch (cmp)
1394       {
1395       case EQ_EXPR:
1396       case UNEQ_EXPR:
1397         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1398            unpredictable way because of special role of = tests in
1399            FP code.  */
1400         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1401           ;
1402         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1403            nothing useful to predict about them.  */
1404         else if (integer_zerop (op0) || integer_zerop (op1))
1405           ;
1406         else
1407           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1408         break;
1409
1410       case NE_EXPR:
1411       case LTGT_EXPR:
1412         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1413            unpredictable way because of special role of = tests in
1414            FP code.  */
1415         if (FLOAT_TYPE_P (type))
1416           ;
1417         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1418            nothing useful to predict about them.  */
1419         else if (integer_zerop (op0)
1420                  || integer_zerop (op1))
1421           ;
1422         else
1423           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1424         break;
1425
1426       case ORDERED_EXPR:
1427         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, TAKEN);
1428         break;
1429
1430       case UNORDERED_EXPR:
1431         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1432         break;
1433
1434       case LE_EXPR:
1435       case LT_EXPR:
1436         if (integer_zerop (op1)
1437             || integer_onep (op1)
1438             || integer_all_onesp (op1)
1439             || real_zerop (op1)
1440             || real_onep (op1)
1441             || real_minus_onep (op1))
1442           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1443         break;
1444
1445       case GE_EXPR:
1446       case GT_EXPR:
1447         if (integer_zerop (op1)
1448             || integer_onep (op1)
1449             || integer_all_onesp (op1)
1450             || real_zerop (op1)
1451             || real_onep (op1)
1452             || real_minus_onep (op1))
1453           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1454         break;
1455
1456       default:
1457         break;
1458       }
1459 }
1460
1461 /* Try to guess whether the value of return means error code.  */
1462
1463 static enum br_predictor
1464 return_prediction (tree val, enum prediction *prediction)
1465 {
1466   /* VOID.  */
1467   if (!val)
1468     return PRED_NO_PREDICTION;
1469   /* Different heuristics for pointers and scalars.  */
1470   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1471     {
1472       /* NULL is usually not returned.  */
1473       if (integer_zerop (val))
1474         {
1475           *prediction = NOT_TAKEN;
1476           return PRED_NULL_RETURN;
1477         }
1478     }
1479   else if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
1480     {
1481       /* Negative return values are often used to indicate
1482          errors.  */
1483       if (TREE_CODE (val) == INTEGER_CST
1484           && tree_int_cst_sgn (val) < 0)
1485         {
1486           *prediction = NOT_TAKEN;
1487           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
1488         }
1489       /* Constant return values seems to be commonly taken.
1490          Zero/one often represent booleans so exclude them from the
1491          heuristics.  */
1492       if (TREE_CONSTANT (val)
1493           && (!integer_zerop (val) && !integer_onep (val)))
1494         {
1495           *prediction = TAKEN;
1496           return PRED_CONST_RETURN;
1497         }
1498     }
1499   return PRED_NO_PREDICTION;
1500 }
1501
1502 /* Find the basic block with return expression and look up for possible
1503    return value trying to apply RETURN_PREDICTION heuristics.  */
1504 static void
1505 apply_return_prediction (void)
1506 {
1507   gimple return_stmt = NULL;
1508   tree return_val;
1509   edge e;
1510   gimple phi;
1511   int phi_num_args, i;
1512   enum br_predictor pred;
1513   enum prediction direction;
1514   edge_iterator ei;
1515
1516   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1517     {
1518       return_stmt = last_stmt (e->src);
1519       if (return_stmt
1520           && gimple_code (return_stmt) == GIMPLE_RETURN)
1521         break;
1522     }
1523   if (!e)
1524     return;
1525   return_val = gimple_return_retval (return_stmt);
1526   if (!return_val)
1527     return;
1528   if (TREE_CODE (return_val) != SSA_NAME
1529       || !SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)
1530       || gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)) != GIMPLE_PHI)
1531     return;
1532   phi = SSA_NAME_DEF_STMT (return_val);
1533   phi_num_args = gimple_phi_num_args (phi);
1534   pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, 0), &direction);
1535
1536   /* Avoid the degenerate case where all return values form the function
1537      belongs to same category (ie they are all positive constants)
1538      so we can hardly say something about them.  */
1539   for (i = 1; i < phi_num_args; i++)
1540     if (pred != return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction))
1541       break;
1542   if (i != phi_num_args)
1543     for (i = 0; i < phi_num_args; i++)
1544       {
1545         pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction);
1546         if (pred != PRED_NO_PREDICTION)
1547           predict_paths_leading_to (gimple_phi_arg_edge (phi, i)->src, pred,
1548                                     direction);
1549       }
1550 }
1551
1552 /* Look for basic block that contains unlikely to happen events
1553    (such as noreturn calls) and mark all paths leading to execution
1554    of this basic blocks as unlikely.  */
1555
1556 static void
1557 tree_bb_level_predictions (void)
1558 {
1559   basic_block bb;
1560   bool has_return_edges = false;
1561   edge e;
1562   edge_iterator ei;
1563
1564   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
1565     if (!(e->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_FAKE | EDGE_EH)))
1566       {
1567         has_return_edges = true;
1568         break;
1569       }
1570
1571   apply_return_prediction ();
1572
1573   FOR_EACH_BB (bb)
1574     {
1575       gimple_stmt_iterator gsi;
1576
1577       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
1578         {
1579           gimple stmt = gsi_stmt (gsi);
1580           tree decl;
1581
1582           if (is_gimple_call (stmt))
1583             {
1584               if ((gimple_call_flags (stmt) & ECF_NORETURN)
1585                   && has_return_edges)
1586                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_NORETURN,
1587                                           NOT_TAKEN);
1588               decl = gimple_call_fndecl (stmt);
1589               if (decl
1590                   && lookup_attribute ("cold",
1591                                        DECL_ATTRIBUTES (decl)))
1592                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_COLD_FUNCTION,
1593                                           NOT_TAKEN);
1594             }
1595           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
1596             {
1597               predict_paths_leading_to (bb, gimple_predict_predictor (stmt),
1598                                         gimple_predict_outcome (stmt));
1599               /* Keep GIMPLE_PREDICT around so early inlining will propagate
1600                  hints to callers.  */
1601             }
1602         }
1603     }
1604 }
1605
1606 #ifdef ENABLE_CHECKING
1607
1608 /* Callback for pointer_map_traverse, asserts that the pointer map is
1609    empty.  */
1610
1611 static bool
1612 assert_is_empty (const void *key ATTRIBUTE_UNUSED, void **value,
1613                  void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1614 {
1615   gcc_assert (!*value);
1616   return false;
1617 }
1618 #endif
1619
1620 /* Predict branch probabilities and estimate profile for basic block BB.  */
1621
1622 static void
1623 tree_estimate_probability_bb (basic_block bb)
1624 {
1625   edge e;
1626   edge_iterator ei;
1627   gimple last;
1628
1629   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1630     {
1631       /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
1632          care for error returns and other cases are often used for
1633          fast paths through function.
1634
1635          Since we've already removed the return statements, we are
1636          looking for CFG like:
1637
1638          if (conditional)
1639          {
1640          ..
1641          goto return_block
1642          }
1643          some other blocks
1644          return_block:
1645          return_stmt.  */
1646       if (e->dest != bb->next_bb
1647           && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR
1648           && single_succ_p (e->dest)
1649           && single_succ_edge (e->dest)->dest == EXIT_BLOCK_PTR
1650           && (last = last_stmt (e->dest)) != NULL
1651           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
1652         {
1653           edge e1;
1654           edge_iterator ei1;
1655
1656           if (single_succ_p (bb))
1657             {
1658               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
1659                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
1660                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
1661                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1662                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1663             }
1664           else
1665             if (!predicted_by_p (e->src, PRED_NULL_RETURN)
1666                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_CONST_RETURN)
1667                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
1668               predict_edge_def (e, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
1669         }
1670
1671       /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
1672          but it doesn't postdominate us).  */
1673       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR && e->dest != bb
1674           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
1675           && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
1676         {
1677           gimple_stmt_iterator bi;
1678
1679           /* The call heuristic claims that a guarded function call
1680              is improbable.  This is because such calls are often used
1681              to signal exceptional situations such as printing error
1682              messages.  */
1683           for (bi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (bi);
1684                gsi_next (&bi))
1685             {
1686               gimple stmt = gsi_stmt (bi);
1687               if (is_gimple_call (stmt)
1688                   /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
1689                      something exceptional.  */
1690                   && gimple_has_side_effects (stmt))
1691                 {
1692                   predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
1693                   break;
1694                 }
1695             }
1696         }
1697     }
1698   tree_predict_by_opcode (bb);
1699 }
1700
1701 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1702    This function can be called from the loop optimizers to recompute
1703    the profile information.  */
1704
1705 void
1706 tree_estimate_probability (void)
1707 {
1708   basic_block bb;
1709
1710   add_noreturn_fake_exit_edges ();
1711   connect_infinite_loops_to_exit ();
1712   /* We use loop_niter_by_eval, which requires that the loops have
1713      preheaders.  */
1714   create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
1715   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1716
1717   bb_predictions = pointer_map_create ();
1718   tree_bb_level_predictions ();
1719   record_loop_exits ();
1720
1721   if (number_of_loops () > 1)
1722     predict_loops ();
1723
1724   FOR_EACH_BB (bb)
1725     tree_estimate_probability_bb (bb);
1726
1727   FOR_EACH_BB (bb)
1728     combine_predictions_for_bb (bb);
1729
1730 #ifdef ENABLE_CHECKING
1731   pointer_map_traverse (bb_predictions, assert_is_empty, NULL);
1732 #endif
1733   pointer_map_destroy (bb_predictions);
1734   bb_predictions = NULL;
1735
1736   estimate_bb_frequencies ();
1737   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
1738   remove_fake_exit_edges ();
1739 }
1740
1741 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
1742    This is the driver function for PASS_PROFILE.  */
1743
1744 static unsigned int
1745 tree_estimate_probability_driver (void)
1746 {
1747   unsigned nb_loops;
1748
1749   loop_optimizer_init (0);
1750   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1751     flow_loops_dump (dump_file, NULL, 0);
1752
1753   mark_irreducible_loops ();
1754
1755   nb_loops = number_of_loops ();
1756   if (nb_loops > 1)
1757     scev_initialize ();
1758
1759   tree_estimate_probability ();
1760
1761   if (nb_loops > 1)
1762     scev_finalize ();
1763
1764   loop_optimizer_finalize ();
1765   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1766     gimple_dump_cfg (dump_file, dump_flags);
1767   if (profile_status == PROFILE_ABSENT)
1768     profile_status = PROFILE_GUESSED;
1769   return 0;
1770 }
1771 \f
1772 /* Predict edges to successors of CUR whose sources are not postdominated by
1773    BB by PRED and recurse to all postdominators.  */
1774
1775 static void
1776 predict_paths_for_bb (basic_block cur, basic_block bb,
1777                       enum br_predictor pred,
1778                       enum prediction taken)
1779 {
1780   edge e;
1781   edge_iterator ei;
1782   basic_block son;
1783
1784   /* We are looking for all edges forming edge cut induced by
1785      set of all blocks postdominated by BB.  */
1786   FOR_EACH_EDGE (e, ei, cur->preds)
1787     if (e->src->index >= NUM_FIXED_BLOCKS
1788         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, bb))
1789     {
1790       edge e2;
1791       edge_iterator ei2;
1792       bool found = false;
1793
1794       /* Ignore abnormals, we predict them as not taken anyway.  */
1795       if (e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE | EDGE_ABNORMAL))
1796         continue;
1797       gcc_assert (bb == cur || dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, cur, bb));
1798
1799       /* See if there is how many edge from e->src that is not abnormal
1800          and does not lead to BB.  */
1801       FOR_EACH_EDGE (e2, ei2, e->src->succs)
1802         if (e2 != e
1803             && !(e2->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE | EDGE_ABNORMAL))
1804             && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e2->dest, bb))
1805           {
1806             found = true;
1807             break;
1808           }
1809
1810       /* If there is non-abnormal path leaving e->src, predict edge
1811          using predictor.  Otherwise we need to look for paths
1812          leading to e->src.  */
1813       if (found)
1814         predict_edge_def (e, pred, taken);
1815       else
1816         predict_paths_for_bb (e->src, e->src, pred, taken);
1817     }
1818   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, cur);
1819        son;
1820        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
1821     predict_paths_for_bb (son, bb, pred, taken);
1822 }
1823
1824 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
1825    FLAGS.  */
1826
1827 static void
1828 predict_paths_leading_to (basic_block bb, enum br_predictor pred,
1829                           enum prediction taken)
1830 {
1831   predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken);
1832 }
1833 \f
1834 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
1835    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
1836
1837 typedef struct block_info_def
1838 {
1839   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
1840   sreal frequency;
1841
1842   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
1843   basic_block next;
1844
1845   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
1846   int npredecessors;
1847 } *block_info;
1848
1849 /* Similar information for edges.  */
1850 typedef struct edge_info_def
1851 {
1852   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
1853      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
1854      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
1855   sreal back_edge_prob;
1856   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
1857   unsigned int back_edge:1;
1858 } *edge_info;
1859
1860 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info) (B)->aux)
1861 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_info) (E)->aux)
1862
1863 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
1864    Propagate the frequencies in blocks marked in
1865    TOVISIT, starting in HEAD.  */
1866
1867 static void
1868 propagate_freq (basic_block head, bitmap tovisit)
1869 {
1870   basic_block bb;
1871   basic_block last;
1872   unsigned i;
1873   edge e;
1874   basic_block nextbb;
1875   bitmap_iterator bi;
1876
1877   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
1878      we need to visit first.  */
1879   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
1880     {
1881       edge_iterator ei;
1882       int count = 0;
1883
1884       bb = BASIC_BLOCK (i);
1885
1886       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1887         {
1888           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
1889
1890           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1891             count++;
1892           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
1893             fprintf (dump_file,
1894                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
1895                      e->src->index, bb->index);
1896         }
1897       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
1898       /* When function never returns, we will never process exit block.  */
1899       if (!count && bb == EXIT_BLOCK_PTR)
1900         bb->count = bb->frequency = 0;
1901     }
1902
1903   memcpy (&BLOCK_INFO (head)->frequency, &real_one, sizeof (real_one));
1904   last = head;
1905   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
1906     {
1907       edge_iterator ei;
1908       sreal cyclic_probability, frequency;
1909
1910       memcpy (&cyclic_probability, &real_zero, sizeof (real_zero));
1911       memcpy (&frequency, &real_zero, sizeof (real_zero));
1912
1913       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
1914       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
1915
1916       /* Compute frequency of basic block.  */
1917       if (bb != head)
1918         {
1919 #ifdef ENABLE_CHECKING
1920           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1921             gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
1922                         || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
1923 #endif
1924
1925           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
1926             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
1927               {
1928                 sreal_add (&cyclic_probability, &cyclic_probability,
1929                            &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob);
1930               }
1931             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
1932               {
1933                 sreal tmp;
1934
1935                 /*  frequency += (e->probability
1936                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
1937                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
1938
1939                 sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1940                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (e->src)->frequency);
1941                 sreal_mul (&tmp, &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1942                 sreal_add (&frequency, &frequency, &tmp);
1943               }
1944
1945           if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_zero) == 0)
1946             {
1947               memcpy (&BLOCK_INFO (bb)->frequency, &frequency,
1948                       sizeof (frequency));
1949             }
1950           else
1951             {
1952               if (sreal_compare (&cyclic_probability, &real_almost_one) > 0)
1953                 {
1954                   memcpy (&cyclic_probability, &real_almost_one,
1955                           sizeof (real_almost_one));
1956                 }
1957
1958               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
1959                                               / (1 - cyclic_probability) */
1960
1961               sreal_sub (&cyclic_probability, &real_one, &cyclic_probability);
1962               sreal_div (&BLOCK_INFO (bb)->frequency,
1963                          &frequency, &cyclic_probability);
1964             }
1965         }
1966
1967       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
1968
1969       e = find_edge (bb, head);
1970       if (e)
1971         {
1972           sreal tmp;
1973
1974           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
1975              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
1976              / REG_BR_PROB_BASE); */
1977
1978           sreal_init (&tmp, e->probability, 0);
1979           sreal_mul (&tmp, &tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency);
1980           sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
1981                      &tmp, &real_inv_br_prob_base);
1982         }
1983
1984       /* Propagate to successor blocks.  */
1985       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1986         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
1987             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1988           {
1989             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
1990             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
1991               {
1992                 if (!nextbb)
1993                   nextbb = e->dest;
1994                 else
1995                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
1996
1997                 last = e->dest;
1998               }
1999           }
2000     }
2001 }
2002
2003 /* Estimate probabilities of loopback edges in loops at same nest level.  */
2004
2005 static void
2006 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop)
2007 {
2008   struct loop *loop;
2009
2010   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
2011     {
2012       edge e;
2013       basic_block *bbs;
2014       unsigned i;
2015       bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2016
2017       estimate_loops_at_level (loop->inner);
2018
2019       /* Find current loop back edge and mark it.  */
2020       e = loop_latch_edge (loop);
2021       EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
2022
2023       bbs = get_loop_body (loop);
2024       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2025         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
2026       free (bbs);
2027       propagate_freq (loop->header, tovisit);
2028       BITMAP_FREE (tovisit);
2029     }
2030 }
2031
2032 /* Propagates frequencies through structure of loops.  */
2033
2034 static void
2035 estimate_loops (void)
2036 {
2037   bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2038   basic_block bb;
2039
2040   /* Start by estimating the frequencies in the loops.  */
2041   if (number_of_loops () > 1)
2042     estimate_loops_at_level (current_loops->tree_root->inner);
2043
2044   /* Now propagate the frequencies through all the blocks.  */
2045   FOR_ALL_BB (bb)
2046     {
2047       bitmap_set_bit (tovisit, bb->index);
2048     }
2049   propagate_freq (ENTRY_BLOCK_PTR, tovisit);
2050   BITMAP_FREE (tovisit);
2051 }
2052
2053 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
2054    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
2055
2056 int
2057 counts_to_freqs (void)
2058 {
2059   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
2060   basic_block bb;
2061
2062   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2063     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
2064
2065   count_max = MAX (true_count_max, 1);
2066   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2067     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
2068
2069   return true_count_max;
2070 }
2071
2072 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
2073    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
2074    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
2075    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
2076
2077 bool
2078 expensive_function_p (int threshold)
2079 {
2080   unsigned int sum = 0;
2081   basic_block bb;
2082   unsigned int limit;
2083
2084   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
2085      frequencies.  */
2086   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
2087
2088   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
2089      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
2090      is available and function has not been executed at all.  */
2091   if (ENTRY_BLOCK_PTR->frequency == 0)
2092     return true;
2093
2094   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
2095   limit = ENTRY_BLOCK_PTR->frequency * threshold;
2096   FOR_EACH_BB (bb)
2097     {
2098       rtx insn;
2099
2100       for (insn = BB_HEAD (bb); insn != NEXT_INSN (BB_END (bb));
2101            insn = NEXT_INSN (insn))
2102         if (active_insn_p (insn))
2103           {
2104             sum += bb->frequency;
2105             if (sum > limit)
2106               return true;
2107         }
2108     }
2109
2110   return false;
2111 }
2112
2113 /* Estimate basic blocks frequency by given branch probabilities.  */
2114
2115 void
2116 estimate_bb_frequencies (void)
2117 {
2118   basic_block bb;
2119   sreal freq_max;
2120
2121   if (profile_status != PROFILE_READ || !counts_to_freqs ())
2122     {
2123       static int real_values_initialized = 0;
2124
2125       if (!real_values_initialized)
2126         {
2127           real_values_initialized = 1;
2128           sreal_init (&real_zero, 0, 0);
2129           sreal_init (&real_one, 1, 0);
2130           sreal_init (&real_br_prob_base, REG_BR_PROB_BASE, 0);
2131           sreal_init (&real_bb_freq_max, BB_FREQ_MAX, 0);
2132           sreal_init (&real_one_half, 1, -1);
2133           sreal_div (&real_inv_br_prob_base, &real_one, &real_br_prob_base);
2134           sreal_sub (&real_almost_one, &real_one, &real_inv_br_prob_base);
2135         }
2136
2137       mark_dfs_back_edges ();
2138
2139       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
2140
2141       /* Set up block info for each basic block.  */
2142       alloc_aux_for_blocks (sizeof (struct block_info_def));
2143       alloc_aux_for_edges (sizeof (struct edge_info_def));
2144       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2145         {
2146           edge e;
2147           edge_iterator ei;
2148
2149           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2150             {
2151               sreal_init (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob, e->probability, 0);
2152               sreal_mul (&EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2153                          &EDGE_INFO (e)->back_edge_prob,
2154                          &real_inv_br_prob_base);
2155             }
2156         }
2157
2158       /* First compute probabilities locally for each loop from innermost
2159          to outermost to examine probabilities for back edges.  */
2160       estimate_loops ();
2161
2162       memcpy (&freq_max, &real_zero, sizeof (real_zero));
2163       FOR_EACH_BB (bb)
2164         if (sreal_compare (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency) < 0)
2165           memcpy (&freq_max, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, sizeof (freq_max));
2166
2167       sreal_div (&freq_max, &real_bb_freq_max, &freq_max);
2168       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR, NULL, next_bb)
2169         {
2170           sreal tmp;
2171
2172           sreal_mul (&tmp, &BLOCK_INFO (bb)->frequency, &freq_max);
2173           sreal_add (&tmp, &tmp, &real_one_half);
2174           bb->frequency = sreal_to_int (&tmp);
2175         }
2176
2177       free_aux_for_blocks ();
2178       free_aux_for_edges ();
2179     }
2180   compute_function_frequency ();
2181   if (flag_reorder_functions)
2182     choose_function_section ();
2183 }
2184
2185 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
2186 void
2187 compute_function_frequency (void)
2188 {
2189   basic_block bb;
2190   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
2191
2192   if (!profile_info || !flag_branch_probabilities)
2193     {
2194       int flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2195       if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2196           != NULL)
2197         node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2198       else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2199                != NULL)
2200         node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2201       else if (flags & ECF_NORETURN)
2202         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2203       else if (MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2204         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2205       else if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2206                || DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2207         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2208       return;
2209     }
2210   node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2211   FOR_EACH_BB (bb)
2212     {
2213       if (maybe_hot_bb_p (bb))
2214         {
2215           node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2216           return;
2217         }
2218       if (!probably_never_executed_bb_p (bb))
2219         node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2220     }
2221 }
2222
2223 /* Choose appropriate section for the function.  */
2224 static void
2225 choose_function_section (void)
2226 {
2227   struct cgraph_node *node = cgraph_node (current_function_decl);
2228   if (DECL_SECTION_NAME (current_function_decl)
2229       || !targetm.have_named_sections
2230       /* Theoretically we can split the gnu.linkonce text section too,
2231          but this requires more work as the frequency needs to match
2232          for all generated objects so we need to merge the frequency
2233          of all instances.  For now just never set frequency for these.  */
2234       || DECL_ONE_ONLY (current_function_decl))
2235     return;
2236
2237   /* If we are doing the partitioning optimization, let the optimization
2238      choose the correct section into which to put things.  */
2239
2240   if (flag_reorder_blocks_and_partition)
2241     return;
2242
2243   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
2244     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
2245       build_string (strlen (HOT_TEXT_SECTION_NAME), HOT_TEXT_SECTION_NAME);
2246   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
2247     DECL_SECTION_NAME (current_function_decl) =
2248       build_string (strlen (UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME),
2249                     UNLIKELY_EXECUTED_TEXT_SECTION_NAME);
2250 }
2251
2252 static bool
2253 gate_estimate_probability (void)
2254 {
2255   return flag_guess_branch_prob;
2256 }
2257
2258 /* Build PREDICT_EXPR.  */
2259 tree
2260 build_predict_expr (enum br_predictor predictor, enum prediction taken)
2261 {
2262   tree t = build1 (PREDICT_EXPR, void_type_node,
2263                    build_int_cst (NULL, predictor));
2264   SET_PREDICT_EXPR_OUTCOME (t, taken);
2265   return t;
2266 }
2267
2268 const char *
2269 predictor_name (enum br_predictor predictor)
2270 {
2271   return predictor_info[predictor].name;
2272 }
2273
2274 struct gimple_opt_pass pass_profile =
2275 {
2276  {
2277   GIMPLE_PASS,
2278   "profile",                            /* name */
2279   gate_estimate_probability,            /* gate */
2280   tree_estimate_probability_driver,     /* execute */
2281   NULL,                                 /* sub */
2282   NULL,                                 /* next */
2283   0,                                    /* static_pass_number */
2284   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2285   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2286   0,                                    /* properties_provided */
2287   0,                                    /* properties_destroyed */
2288   0,                                    /* todo_flags_start */
2289   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2290  }
2291 };
2292
2293 struct gimple_opt_pass pass_strip_predict_hints =
2294 {
2295  {
2296   GIMPLE_PASS,
2297   "*strip_predict_hints",               /* name */
2298   NULL,                                 /* gate */
2299   strip_predict_hints,                  /* execute */
2300   NULL,                                 /* sub */
2301   NULL,                                 /* next */
2302   0,                                    /* static_pass_number */
2303   TV_BRANCH_PROB,                       /* tv_id */
2304   PROP_cfg,                             /* properties_required */
2305   0,                                    /* properties_provided */
2306   0,                                    /* properties_destroyed */
2307   0,                                    /* todo_flags_start */
2308   TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa                    /* todo_flags_finish */
2309  }
2310 };
2311
2312 /* Rebuild function frequencies.  Passes are in general expected to
2313    maintain profile by hand, however in some cases this is not possible:
2314    for example when inlining several functions with loops freuqencies might run
2315    out of scale and thus needs to be recomputed.  */
2316
2317 void
2318 rebuild_frequencies (void)
2319 {
2320   if (profile_status == PROFILE_GUESSED)
2321     {
2322       loop_optimizer_init (0);
2323       add_noreturn_fake_exit_edges ();
2324       mark_irreducible_loops ();
2325       connect_infinite_loops_to_exit ();
2326       estimate_bb_frequencies ();
2327       remove_fake_exit_edges ();
2328       loop_optimizer_finalize ();
2329     }
2330   else if (profile_status == PROFILE_READ)
2331     counts_to_freqs ();
2332   else
2333     gcc_unreachable ();
2334 }