switch from gimple to gimple*
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / predict.c
1 /* Branch prediction routines for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 2000-2015 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GCC.
5
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
7 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
8 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
9 version.
10
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
12 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 /* References:
21
22    [1] "Branch Prediction for Free"
23        Ball and Larus; PLDI '93.
24    [2] "Static Branch Frequency and Program Profile Analysis"
25        Wu and Larus; MICRO-27.
26    [3] "Corpus-based Static Branch Prediction"
27        Calder, Grunwald, Lindsay, Martin, Mozer, and Zorn; PLDI '95.  */
28
29
30 #include "config.h"
31 #include "system.h"
32 #include "coretypes.h"
33 #include "backend.h"
34 #include "cfghooks.h"
35 #include "tree.h"
36 #include "gimple.h"
37 #include "gimple-predict.h"
38 #include "rtl.h"
39 #include "ssa.h"
40 #include "alias.h"
41 #include "fold-const.h"
42 #include "calls.h"
43 #include "tm_p.h"
44 #include "cfganal.h"
45 #include "insn-config.h"
46 #include "regs.h"
47 #include "flags.h"
48 #include "profile.h"
49 #include "except.h"
50 #include "diagnostic-core.h"
51 #include "recog.h"
52 #include "expmed.h"
53 #include "dojump.h"
54 #include "explow.h"
55 #include "emit-rtl.h"
56 #include "varasm.h"
57 #include "stmt.h"
58 #include "expr.h"
59 #include "coverage.h"
60 #include "sreal.h"
61 #include "params.h"
62 #include "target.h"
63 #include "cfgloop.h"
64 #include "internal-fn.h"
65 #include "gimple-iterator.h"
66 #include "cgraph.h"
67 #include "tree-cfg.h"
68 #include "tree-ssa-loop-niter.h"
69 #include "tree-ssa-loop.h"
70 #include "tree-pass.h"
71 #include "tree-scalar-evolution.h"
72
73 /* real constants: 0, 1, 1-1/REG_BR_PROB_BASE, REG_BR_PROB_BASE,
74                    1/REG_BR_PROB_BASE, 0.5, BB_FREQ_MAX.  */
75 static sreal real_almost_one, real_br_prob_base,
76              real_inv_br_prob_base, real_one_half, real_bb_freq_max;
77
78 static void combine_predictions_for_insn (rtx_insn *, 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 predict_paths_leading_to_edge (edge, enum br_predictor, enum prediction);
82 static bool can_predict_insn_p (const rtx_insn *);
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 (struct function *fun, int freq)
116 {
117   struct cgraph_node *node = cgraph_node::get (fun->decl);
118   if (!profile_info
119       || !opt_for_fn (fun->decl, flag_branch_probabilities))
120     {
121       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED)
122         return false;
123       if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_HOT)
124         return true;
125     }
126   if (profile_status_for_fn (fun) == PROFILE_ABSENT)
127     return true;
128   if (node->frequency == NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE
129       && freq < (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->frequency * 2 / 3))
130     return false;
131   if (PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION) == 0)
132     return false;
133   if (freq < (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->frequency
134               / PARAM_VALUE (HOT_BB_FREQUENCY_FRACTION)))
135     return false;
136   return true;
137 }
138
139 static gcov_type min_count = -1;
140
141 /* Determine the threshold for hot BB counts.  */
142
143 gcov_type
144 get_hot_bb_threshold ()
145 {
146   gcov_working_set_t *ws;
147   if (min_count == -1)
148     {
149       ws = find_working_set (PARAM_VALUE (HOT_BB_COUNT_WS_PERMILLE));
150       gcc_assert (ws);
151       min_count = ws->min_counter;
152     }
153   return min_count;
154 }
155
156 /* Set the threshold for hot BB counts.  */
157
158 void
159 set_hot_bb_threshold (gcov_type min)
160 {
161   min_count = min;
162 }
163
164 /* Return TRUE if frequency FREQ is considered to be hot.  */
165
166 bool
167 maybe_hot_count_p (struct function *fun, gcov_type count)
168 {
169   if (fun && profile_status_for_fn (fun) != PROFILE_READ)
170     return true;
171   /* Code executed at most once is not hot.  */
172   if (profile_info->runs >= count)
173     return false;
174   return (count >= get_hot_bb_threshold ());
175 }
176
177 /* Return true in case BB can be CPU intensive and should be optimized
178    for maximal performance.  */
179
180 bool
181 maybe_hot_bb_p (struct function *fun, const_basic_block bb)
182 {
183   gcc_checking_assert (fun);
184   if (profile_status_for_fn (fun) == PROFILE_READ)
185     return maybe_hot_count_p (fun, bb->count);
186   return maybe_hot_frequency_p (fun, bb->frequency);
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_for_fn (cfun) == PROFILE_READ)
196     return maybe_hot_count_p (cfun, e->count);
197   return maybe_hot_frequency_p (cfun, EDGE_FREQUENCY (e));
198 }
199
200 /* Return true if profile COUNT and FREQUENCY, or function FUN static
201    node frequency reflects never being executed.  */
202    
203 static bool
204 probably_never_executed (struct function *fun,
205                          gcov_type count, int frequency)
206 {
207   gcc_checking_assert (fun);
208   if (profile_status_for_fn (fun) == PROFILE_READ)
209     {
210       int unlikely_count_fraction = PARAM_VALUE (UNLIKELY_BB_COUNT_FRACTION);
211       if (count * unlikely_count_fraction >= profile_info->runs)
212         return false;
213       if (!frequency)
214         return true;
215       if (!ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->frequency)
216         return false;
217       if (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->count)
218         {
219           gcov_type computed_count;
220           /* Check for possibility of overflow, in which case entry bb count
221              is large enough to do the division first without losing much
222              precision.  */
223           if (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->count < REG_BR_PROB_BASE *
224               REG_BR_PROB_BASE)
225             {
226               gcov_type scaled_count
227                   = frequency * ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->count *
228              unlikely_count_fraction;
229               computed_count = RDIV (scaled_count,
230                                      ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->frequency);
231             }
232           else
233             {
234               computed_count = RDIV (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->count,
235                                      ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (fun)->frequency);
236               computed_count *= frequency * unlikely_count_fraction;
237             }
238           if (computed_count >= profile_info->runs)
239             return false;
240         }
241       return true;
242     }
243   if ((!profile_info || !(opt_for_fn (fun->decl, flag_branch_probabilities)))
244       && (cgraph_node::get (fun->decl)->frequency
245           == NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED))
246     return true;
247   return false;
248 }
249
250
251 /* Return true in case BB is probably never executed.  */
252
253 bool
254 probably_never_executed_bb_p (struct function *fun, const_basic_block bb)
255 {
256   return probably_never_executed (fun, bb->count, bb->frequency);
257 }
258
259
260 /* Return true in case edge E is probably never executed.  */
261
262 bool
263 probably_never_executed_edge_p (struct function *fun, edge e)
264 {
265   return probably_never_executed (fun, e->count, EDGE_FREQUENCY (e));
266 }
267
268 /* Return true when current function should always be optimized for size.  */
269
270 bool
271 optimize_function_for_size_p (struct function *fun)
272 {
273   if (!fun || !fun->decl)
274     return optimize_size;
275   cgraph_node *n = cgraph_node::get (fun->decl);
276   return n && n->optimize_for_size_p ();
277 }
278
279 /* Return true when current function should always be optimized for speed.  */
280
281 bool
282 optimize_function_for_speed_p (struct function *fun)
283 {
284   return !optimize_function_for_size_p (fun);
285 }
286
287 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
288
289 bool
290 optimize_bb_for_size_p (const_basic_block bb)
291 {
292   return (optimize_function_for_size_p (cfun)
293           || (bb && !maybe_hot_bb_p (cfun, bb)));
294 }
295
296 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
297
298 bool
299 optimize_bb_for_speed_p (const_basic_block bb)
300 {
301   return !optimize_bb_for_size_p (bb);
302 }
303
304 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
305
306 bool
307 optimize_edge_for_size_p (edge e)
308 {
309   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !maybe_hot_edge_p (e);
310 }
311
312 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
313
314 bool
315 optimize_edge_for_speed_p (edge e)
316 {
317   return !optimize_edge_for_size_p (e);
318 }
319
320 /* Return TRUE when BB should be optimized for size.  */
321
322 bool
323 optimize_insn_for_size_p (void)
324 {
325   return optimize_function_for_size_p (cfun) || !crtl->maybe_hot_insn_p;
326 }
327
328 /* Return TRUE when BB should be optimized for speed.  */
329
330 bool
331 optimize_insn_for_speed_p (void)
332 {
333   return !optimize_insn_for_size_p ();
334 }
335
336 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for size.  */
337
338 bool
339 optimize_loop_for_size_p (struct loop *loop)
340 {
341   return optimize_bb_for_size_p (loop->header);
342 }
343
344 /* Return TRUE when LOOP should be optimized for speed.  */
345
346 bool
347 optimize_loop_for_speed_p (struct loop *loop)
348 {
349   return optimize_bb_for_speed_p (loop->header);
350 }
351
352 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for speed.  */
353
354 bool
355 optimize_loop_nest_for_speed_p (struct loop *loop)
356 {
357   struct loop *l = loop;
358   if (optimize_loop_for_speed_p (loop))
359     return true;
360   l = loop->inner;
361   while (l && l != loop)
362     {
363       if (optimize_loop_for_speed_p (l))
364         return true;
365       if (l->inner)
366         l = l->inner;
367       else if (l->next)
368         l = l->next;
369       else
370         {
371           while (l != loop && !l->next)
372             l = loop_outer (l);
373           if (l != loop)
374             l = l->next;
375         }
376     }
377   return false;
378 }
379
380 /* Return TRUE when LOOP nest should be optimized for size.  */
381
382 bool
383 optimize_loop_nest_for_size_p (struct loop *loop)
384 {
385   return !optimize_loop_nest_for_speed_p (loop);
386 }
387
388 /* Return true when edge E is likely to be well predictable by branch
389    predictor.  */
390
391 bool
392 predictable_edge_p (edge e)
393 {
394   if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_ABSENT)
395     return false;
396   if ((e->probability
397        <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100)
398       || (REG_BR_PROB_BASE - e->probability
399           <= PARAM_VALUE (PARAM_PREDICTABLE_BRANCH_OUTCOME) * REG_BR_PROB_BASE / 100))
400     return true;
401   return false;
402 }
403
404
405 /* Set RTL expansion for BB profile.  */
406
407 void
408 rtl_profile_for_bb (basic_block bb)
409 {
410   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_bb_p (cfun, bb);
411 }
412
413 /* Set RTL expansion for edge profile.  */
414
415 void
416 rtl_profile_for_edge (edge e)
417 {
418   crtl->maybe_hot_insn_p = maybe_hot_edge_p (e);
419 }
420
421 /* Set RTL expansion to default mode (i.e. when profile info is not known).  */
422 void
423 default_rtl_profile (void)
424 {
425   crtl->maybe_hot_insn_p = true;
426 }
427
428 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
429    PREDICTOR.  */
430
431 bool
432 rtl_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
433 {
434   rtx note;
435   if (!INSN_P (BB_END (bb)))
436     return false;
437   for (note = REG_NOTES (BB_END (bb)); note; note = XEXP (note, 1))
438     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED
439         && INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)) == (int)predictor)
440       return true;
441   return false;
442 }
443
444 /*  Structure representing predictions in tree level. */
445
446 struct edge_prediction {
447     struct edge_prediction *ep_next;
448     edge ep_edge;
449     enum br_predictor ep_predictor;
450     int ep_probability;
451 };
452
453 /* This map contains for a basic block the list of predictions for the
454    outgoing edges.  */
455
456 static hash_map<const_basic_block, edge_prediction *> *bb_predictions;
457
458 /* Return true if the one of outgoing edges is already predicted by
459    PREDICTOR.  */
460
461 bool
462 gimple_predicted_by_p (const_basic_block bb, enum br_predictor predictor)
463 {
464   struct edge_prediction *i;
465   edge_prediction **preds = bb_predictions->get (bb);
466
467   if (!preds)
468     return false;
469
470   for (i = *preds; i; i = i->ep_next)
471     if (i->ep_predictor == predictor)
472       return true;
473   return false;
474 }
475
476 /* Return true when the probability of edge is reliable.
477
478    The profile guessing code is good at predicting branch outcome (ie.
479    taken/not taken), that is predicted right slightly over 75% of time.
480    It is however notoriously poor on predicting the probability itself.
481    In general the profile appear a lot flatter (with probabilities closer
482    to 50%) than the reality so it is bad idea to use it to drive optimization
483    such as those disabling dynamic branch prediction for well predictable
484    branches.
485
486    There are two exceptions - edges leading to noreturn edges and edges
487    predicted by number of iterations heuristics are predicted well.  This macro
488    should be able to distinguish those, but at the moment it simply check for
489    noreturn heuristic that is only one giving probability over 99% or bellow
490    1%.  In future we might want to propagate reliability information across the
491    CFG if we find this information useful on multiple places.   */
492 static bool
493 probability_reliable_p (int prob)
494 {
495   return (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_READ
496           || (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_GUESSED
497               && (prob <= HITRATE (1) || prob >= HITRATE (99))));
498 }
499
500 /* Same predicate as above, working on edges.  */
501 bool
502 edge_probability_reliable_p (const_edge e)
503 {
504   return probability_reliable_p (e->probability);
505 }
506
507 /* Same predicate as edge_probability_reliable_p, working on notes.  */
508 bool
509 br_prob_note_reliable_p (const_rtx note)
510 {
511   gcc_assert (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB);
512   return probability_reliable_p (XINT (note, 0));
513 }
514
515 static void
516 predict_insn (rtx_insn *insn, enum br_predictor predictor, int probability)
517 {
518   gcc_assert (any_condjump_p (insn));
519   if (!flag_guess_branch_prob)
520     return;
521
522   add_reg_note (insn, REG_BR_PRED,
523                 gen_rtx_CONCAT (VOIDmode,
524                                 GEN_INT ((int) predictor),
525                                 GEN_INT ((int) probability)));
526 }
527
528 /* Predict insn by given predictor.  */
529
530 void
531 predict_insn_def (rtx_insn *insn, enum br_predictor predictor,
532                   enum prediction taken)
533 {
534    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
535
536    if (taken != TAKEN)
537      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
538
539    predict_insn (insn, predictor, probability);
540 }
541
542 /* Predict edge E with given probability if possible.  */
543
544 void
545 rtl_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
546 {
547   rtx_insn *last_insn;
548   last_insn = BB_END (e->src);
549
550   /* We can store the branch prediction information only about
551      conditional jumps.  */
552   if (!any_condjump_p (last_insn))
553     return;
554
555   /* We always store probability of branching.  */
556   if (e->flags & EDGE_FALLTHRU)
557     probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
558
559   predict_insn (last_insn, predictor, probability);
560 }
561
562 /* Predict edge E with the given PROBABILITY.  */
563 void
564 gimple_predict_edge (edge e, enum br_predictor predictor, int probability)
565 {
566   gcc_assert (profile_status_for_fn (cfun) != PROFILE_GUESSED);
567   if ((e->src != ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun) && EDGE_COUNT (e->src->succs) >
568        1)
569       && flag_guess_branch_prob && optimize)
570     {
571       struct edge_prediction *i = XNEW (struct edge_prediction);
572       edge_prediction *&preds = bb_predictions->get_or_insert (e->src);
573
574       i->ep_next = preds;
575       preds = i;
576       i->ep_probability = probability;
577       i->ep_predictor = predictor;
578       i->ep_edge = e;
579     }
580 }
581
582 /* Remove all predictions on given basic block that are attached
583    to edge E.  */
584 void
585 remove_predictions_associated_with_edge (edge e)
586 {
587   if (!bb_predictions)
588     return;
589
590   edge_prediction **preds = bb_predictions->get (e->src);
591
592   if (preds)
593     {
594       struct edge_prediction **prediction = preds;
595       struct edge_prediction *next;
596
597       while (*prediction)
598         {
599           if ((*prediction)->ep_edge == e)
600             {
601               next = (*prediction)->ep_next;
602               free (*prediction);
603               *prediction = next;
604             }
605           else
606             prediction = &((*prediction)->ep_next);
607         }
608     }
609 }
610
611 /* Clears the list of predictions stored for BB.  */
612
613 static void
614 clear_bb_predictions (basic_block bb)
615 {
616   edge_prediction **preds = bb_predictions->get (bb);
617   struct edge_prediction *pred, *next;
618
619   if (!preds)
620     return;
621
622   for (pred = *preds; pred; pred = next)
623     {
624       next = pred->ep_next;
625       free (pred);
626     }
627   *preds = NULL;
628 }
629
630 /* Return true when we can store prediction on insn INSN.
631    At the moment we represent predictions only on conditional
632    jumps, not at computed jump or other complicated cases.  */
633 static bool
634 can_predict_insn_p (const rtx_insn *insn)
635 {
636   return (JUMP_P (insn)
637           && any_condjump_p (insn)
638           && EDGE_COUNT (BLOCK_FOR_INSN (insn)->succs) >= 2);
639 }
640
641 /* Predict edge E by given predictor if possible.  */
642
643 void
644 predict_edge_def (edge e, enum br_predictor predictor,
645                   enum prediction taken)
646 {
647    int probability = predictor_info[(int) predictor].hitrate;
648
649    if (taken != TAKEN)
650      probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
651
652    predict_edge (e, predictor, probability);
653 }
654
655 /* Invert all branch predictions or probability notes in the INSN.  This needs
656    to be done each time we invert the condition used by the jump.  */
657
658 void
659 invert_br_probabilities (rtx insn)
660 {
661   rtx note;
662
663   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
664     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PROB)
665       XINT (note, 0) = REG_BR_PROB_BASE - XINT (note, 0);
666     else if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
667       XEXP (XEXP (note, 0), 1)
668         = GEN_INT (REG_BR_PROB_BASE - INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1)));
669 }
670
671 /* Dump information about the branch prediction to the output file.  */
672
673 static void
674 dump_prediction (FILE *file, enum br_predictor predictor, int probability,
675                  basic_block bb, int used)
676 {
677   edge e;
678   edge_iterator ei;
679
680   if (!file)
681     return;
682
683   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
684     if (! (e->flags & EDGE_FALLTHRU))
685       break;
686
687   fprintf (file, "  %s heuristics%s: %.1f%%",
688            predictor_info[predictor].name,
689            used ? "" : " (ignored)", probability * 100.0 / REG_BR_PROB_BASE);
690
691   if (bb->count)
692     {
693       fprintf (file, "  exec %" PRId64, bb->count);
694       if (e)
695         {
696           fprintf (file, " hit %" PRId64, e->count);
697           fprintf (file, " (%.1f%%)", e->count * 100.0 / bb->count);
698         }
699     }
700
701   fprintf (file, "\n");
702 }
703
704 /* We can not predict the probabilities of outgoing edges of bb.  Set them
705    evenly and hope for the best.  */
706 static void
707 set_even_probabilities (basic_block bb)
708 {
709   int nedges = 0;
710   edge e;
711   edge_iterator ei;
712
713   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
714     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
715       nedges ++;
716   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
717     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
718       e->probability = (REG_BR_PROB_BASE + nedges / 2) / nedges;
719     else
720       e->probability = 0;
721 }
722
723 /* Combine all REG_BR_PRED notes into single probability and attach REG_BR_PROB
724    note if not already present.  Remove now useless REG_BR_PRED notes.  */
725
726 static void
727 combine_predictions_for_insn (rtx_insn *insn, basic_block bb)
728 {
729   rtx prob_note;
730   rtx *pnote;
731   rtx note;
732   int best_probability = PROB_EVEN;
733   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
734   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
735   int d;
736   bool first_match = false;
737   bool found = false;
738
739   if (!can_predict_insn_p (insn))
740     {
741       set_even_probabilities (bb);
742       return;
743     }
744
745   prob_note = find_reg_note (insn, REG_BR_PROB, 0);
746   pnote = &REG_NOTES (insn);
747   if (dump_file)
748     fprintf (dump_file, "Predictions for insn %i bb %i\n", INSN_UID (insn),
749              bb->index);
750
751   /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
752      by predictor with smallest index.  */
753   for (note = REG_NOTES (insn); note; note = XEXP (note, 1))
754     if (REG_NOTE_KIND (note) == REG_BR_PRED)
755       {
756         enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
757                                        INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 0)));
758         int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (note, 0), 1));
759
760         found = true;
761         if (best_predictor > predictor)
762           best_probability = probability, best_predictor = predictor;
763
764         d = (combined_probability * probability
765              + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
766              * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
767
768         /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
769         if (d == 0)
770           /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
771           combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
772         else
773           combined_probability = (((double) combined_probability) * probability
774                                   * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
775       }
776
777   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
778      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
779      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
780
781   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
782     first_match = true;
783
784   if (!found)
785     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION,
786                      combined_probability, bb, true);
787   else
788     {
789       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability,
790                        bb, !first_match);
791       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability,
792                        bb, first_match);
793     }
794
795   if (first_match)
796     combined_probability = best_probability;
797   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
798
799   while (*pnote)
800     {
801       if (REG_NOTE_KIND (*pnote) == REG_BR_PRED)
802         {
803           enum br_predictor predictor = ((enum br_predictor)
804                                          INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 0)));
805           int probability = INTVAL (XEXP (XEXP (*pnote, 0), 1));
806
807           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
808                            !first_match || best_predictor == predictor);
809           *pnote = XEXP (*pnote, 1);
810         }
811       else
812         pnote = &XEXP (*pnote, 1);
813     }
814
815   if (!prob_note)
816     {
817       add_int_reg_note (insn, REG_BR_PROB, combined_probability);
818
819       /* Save the prediction into CFG in case we are seeing non-degenerated
820          conditional jump.  */
821       if (!single_succ_p (bb))
822         {
823           BRANCH_EDGE (bb)->probability = combined_probability;
824           FALLTHRU_EDGE (bb)->probability
825             = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
826         }
827     }
828   else if (!single_succ_p (bb))
829     {
830       int prob = XINT (prob_note, 0);
831
832       BRANCH_EDGE (bb)->probability = prob;
833       FALLTHRU_EDGE (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE - prob;
834     }
835   else
836     single_succ_edge (bb)->probability = REG_BR_PROB_BASE;
837 }
838
839 /* Combine predictions into single probability and store them into CFG.
840    Remove now useless prediction entries.  */
841
842 static void
843 combine_predictions_for_bb (basic_block bb)
844 {
845   int best_probability = PROB_EVEN;
846   enum br_predictor best_predictor = END_PREDICTORS;
847   int combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
848   int d;
849   bool first_match = false;
850   bool found = false;
851   struct edge_prediction *pred;
852   int nedges = 0;
853   edge e, first = NULL, second = NULL;
854   edge_iterator ei;
855
856   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
857     if (!(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE)))
858       {
859         nedges ++;
860         if (first && !second)
861           second = e;
862         if (!first)
863           first = e;
864       }
865
866   /* When there is no successor or only one choice, prediction is easy.
867
868      We are lazy for now and predict only basic blocks with two outgoing
869      edges.  It is possible to predict generic case too, but we have to
870      ignore first match heuristics and do more involved combining.  Implement
871      this later.  */
872   if (nedges != 2)
873     {
874       if (!bb->count)
875         set_even_probabilities (bb);
876       clear_bb_predictions (bb);
877       if (dump_file)
878         fprintf (dump_file, "%i edges in bb %i predicted to even probabilities\n",
879                  nedges, bb->index);
880       return;
881     }
882
883   if (dump_file)
884     fprintf (dump_file, "Predictions for bb %i\n", bb->index);
885
886   edge_prediction **preds = bb_predictions->get (bb);
887   if (preds)
888     {
889       /* We implement "first match" heuristics and use probability guessed
890          by predictor with smallest index.  */
891       for (pred = *preds; pred; pred = pred->ep_next)
892         {
893           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
894           int probability = pred->ep_probability;
895
896           if (pred->ep_edge != first)
897             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
898
899           found = true;
900           /* First match heuristics would be widly confused if we predicted
901              both directions.  */
902           if (best_predictor > predictor)
903             {
904               struct edge_prediction *pred2;
905               int prob = probability;
906
907               for (pred2 = (struct edge_prediction *) *preds;
908                    pred2; pred2 = pred2->ep_next)
909                if (pred2 != pred && pred2->ep_predictor == pred->ep_predictor)
910                  {
911                    int probability2 = pred->ep_probability;
912
913                    if (pred2->ep_edge != first)
914                      probability2 = REG_BR_PROB_BASE - probability2;
915
916                    if ((probability < REG_BR_PROB_BASE / 2) !=
917                        (probability2 < REG_BR_PROB_BASE / 2))
918                      break;
919
920                    /* If the same predictor later gave better result, go for it! */
921                    if ((probability >= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 > probability))
922                        || (probability <= REG_BR_PROB_BASE / 2 && (probability2 < probability)))
923                      prob = probability2;
924                  }
925               if (!pred2)
926                 best_probability = prob, best_predictor = predictor;
927             }
928
929           d = (combined_probability * probability
930                + (REG_BR_PROB_BASE - combined_probability)
931                * (REG_BR_PROB_BASE - probability));
932
933           /* Use FP math to avoid overflows of 32bit integers.  */
934           if (d == 0)
935             /* If one probability is 0% and one 100%, avoid division by zero.  */
936             combined_probability = REG_BR_PROB_BASE / 2;
937           else
938             combined_probability = (((double) combined_probability)
939                                     * probability
940                                     * REG_BR_PROB_BASE / d + 0.5);
941         }
942     }
943
944   /* Decide which heuristic to use.  In case we didn't match anything,
945      use no_prediction heuristic, in case we did match, use either
946      first match or Dempster-Shaffer theory depending on the flags.  */
947
948   if (predictor_info [best_predictor].flags & PRED_FLAG_FIRST_MATCH)
949     first_match = true;
950
951   if (!found)
952     dump_prediction (dump_file, PRED_NO_PREDICTION, combined_probability, bb, true);
953   else
954     {
955       dump_prediction (dump_file, PRED_DS_THEORY, combined_probability, bb,
956                        !first_match);
957       dump_prediction (dump_file, PRED_FIRST_MATCH, best_probability, bb,
958                        first_match);
959     }
960
961   if (first_match)
962     combined_probability = best_probability;
963   dump_prediction (dump_file, PRED_COMBINED, combined_probability, bb, true);
964
965   if (preds)
966     {
967       for (pred = (struct edge_prediction *) *preds; pred; pred = pred->ep_next)
968         {
969           enum br_predictor predictor = pred->ep_predictor;
970           int probability = pred->ep_probability;
971
972           if (pred->ep_edge != EDGE_SUCC (bb, 0))
973             probability = REG_BR_PROB_BASE - probability;
974           dump_prediction (dump_file, predictor, probability, bb,
975                            !first_match || best_predictor == predictor);
976         }
977     }
978   clear_bb_predictions (bb);
979
980   if (!bb->count)
981     {
982       first->probability = combined_probability;
983       second->probability = REG_BR_PROB_BASE - combined_probability;
984     }
985 }
986
987 /* Check if T1 and T2 satisfy the IV_COMPARE condition.
988    Return the SSA_NAME if the condition satisfies, NULL otherwise.
989
990    T1 and T2 should be one of the following cases:
991      1. T1 is SSA_NAME, T2 is NULL
992      2. T1 is SSA_NAME, T2 is INTEGER_CST between [-4, 4]
993      3. T2 is SSA_NAME, T1 is INTEGER_CST between [-4, 4]  */
994
995 static tree
996 strips_small_constant (tree t1, tree t2)
997 {
998   tree ret = NULL;
999   int value = 0;
1000
1001   if (!t1)
1002     return NULL;
1003   else if (TREE_CODE (t1) == SSA_NAME)
1004     ret = t1;
1005   else if (tree_fits_shwi_p (t1))
1006     value = tree_to_shwi (t1);
1007   else
1008     return NULL;
1009
1010   if (!t2)
1011     return ret;
1012   else if (tree_fits_shwi_p (t2))
1013     value = tree_to_shwi (t2);
1014   else if (TREE_CODE (t2) == SSA_NAME)
1015     {
1016       if (ret)
1017         return NULL;
1018       else
1019         ret = t2;
1020     }
1021
1022   if (value <= 4 && value >= -4)
1023     return ret;
1024   else
1025     return NULL;
1026 }
1027
1028 /* Return the SSA_NAME in T or T's operands.
1029    Return NULL if SSA_NAME cannot be found.  */
1030
1031 static tree
1032 get_base_value (tree t)
1033 {
1034   if (TREE_CODE (t) == SSA_NAME)
1035     return t;
1036
1037   if (!BINARY_CLASS_P (t))
1038     return NULL;
1039
1040   switch (TREE_OPERAND_LENGTH (t))
1041     {
1042     case 1:
1043       return strips_small_constant (TREE_OPERAND (t, 0), NULL);
1044     case 2:
1045       return strips_small_constant (TREE_OPERAND (t, 0),
1046                                     TREE_OPERAND (t, 1));
1047     default:
1048       return NULL;
1049     }
1050 }
1051
1052 /* Check the compare STMT in LOOP. If it compares an induction
1053    variable to a loop invariant, return true, and save
1054    LOOP_INVARIANT, COMPARE_CODE and LOOP_STEP.
1055    Otherwise return false and set LOOP_INVAIANT to NULL.  */
1056
1057 static bool
1058 is_comparison_with_loop_invariant_p (gcond *stmt, struct loop *loop,
1059                                      tree *loop_invariant,
1060                                      enum tree_code *compare_code,
1061                                      tree *loop_step,
1062                                      tree *loop_iv_base)
1063 {
1064   tree op0, op1, bound, base;
1065   affine_iv iv0, iv1;
1066   enum tree_code code;
1067   tree step;
1068
1069   code = gimple_cond_code (stmt);
1070   *loop_invariant = NULL;
1071
1072   switch (code)
1073     {
1074     case GT_EXPR:
1075     case GE_EXPR:
1076     case NE_EXPR:
1077     case LT_EXPR:
1078     case LE_EXPR:
1079     case EQ_EXPR:
1080       break;
1081
1082     default:
1083       return false;
1084     }
1085
1086   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1087   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1088
1089   if ((TREE_CODE (op0) != SSA_NAME && TREE_CODE (op0) != INTEGER_CST) 
1090        || (TREE_CODE (op1) != SSA_NAME && TREE_CODE (op1) != INTEGER_CST))
1091     return false;
1092   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op0, &iv0, true))
1093     return false;
1094   if (!simple_iv (loop, loop_containing_stmt (stmt), op1, &iv1, true))
1095     return false;
1096   if (TREE_CODE (iv0.step) != INTEGER_CST
1097       || TREE_CODE (iv1.step) != INTEGER_CST)
1098     return false;
1099   if ((integer_zerop (iv0.step) && integer_zerop (iv1.step))
1100       || (!integer_zerop (iv0.step) && !integer_zerop (iv1.step)))
1101     return false;
1102
1103   if (integer_zerop (iv0.step))
1104     {
1105       if (code != NE_EXPR && code != EQ_EXPR)
1106         code = invert_tree_comparison (code, false);
1107       bound = iv0.base;
1108       base = iv1.base;
1109       if (tree_fits_shwi_p (iv1.step))
1110         step = iv1.step;
1111       else
1112         return false;
1113     }
1114   else
1115     {
1116       bound = iv1.base;
1117       base = iv0.base;
1118       if (tree_fits_shwi_p (iv0.step))
1119         step = iv0.step;
1120       else
1121         return false;
1122     }
1123
1124   if (TREE_CODE (bound) != INTEGER_CST)
1125     bound = get_base_value (bound);
1126   if (!bound)
1127     return false;
1128   if (TREE_CODE (base) != INTEGER_CST)
1129     base = get_base_value (base);
1130   if (!base)
1131     return false;
1132
1133   *loop_invariant = bound;
1134   *compare_code = code;
1135   *loop_step = step;
1136   *loop_iv_base = base;
1137   return true;
1138 }
1139
1140 /* Compare two SSA_NAMEs: returns TRUE if T1 and T2 are value coherent.  */
1141
1142 static bool
1143 expr_coherent_p (tree t1, tree t2)
1144 {
1145   gimple *stmt;
1146   tree ssa_name_1 = NULL;
1147   tree ssa_name_2 = NULL;
1148
1149   gcc_assert (TREE_CODE (t1) == SSA_NAME || TREE_CODE (t1) == INTEGER_CST);
1150   gcc_assert (TREE_CODE (t2) == SSA_NAME || TREE_CODE (t2) == INTEGER_CST);
1151
1152   if (t1 == t2)
1153     return true;
1154
1155   if (TREE_CODE (t1) == INTEGER_CST && TREE_CODE (t2) == INTEGER_CST)
1156     return true;
1157   if (TREE_CODE (t1) == INTEGER_CST || TREE_CODE (t2) == INTEGER_CST)
1158     return false;
1159
1160   /* Check to see if t1 is expressed/defined with t2.  */
1161   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (t1);
1162   gcc_assert (stmt != NULL);
1163   if (is_gimple_assign (stmt))
1164     {
1165       ssa_name_1 = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1166       if (ssa_name_1 && ssa_name_1 == t2)
1167         return true;
1168     }
1169
1170   /* Check to see if t2 is expressed/defined with t1.  */
1171   stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (t2);
1172   gcc_assert (stmt != NULL);
1173   if (is_gimple_assign (stmt))
1174     {
1175       ssa_name_2 = SINGLE_SSA_TREE_OPERAND (stmt, SSA_OP_USE);
1176       if (ssa_name_2 && ssa_name_2 == t1)
1177         return true;
1178     }
1179
1180   /* Compare if t1 and t2's def_stmts are identical.  */
1181   if (ssa_name_2 != NULL && ssa_name_1 == ssa_name_2)
1182     return true;
1183   else
1184     return false;
1185 }
1186
1187 /* Predict branch probability of BB when BB contains a branch that compares
1188    an induction variable in LOOP with LOOP_IV_BASE_VAR to LOOP_BOUND_VAR. The
1189    loop exit is compared using LOOP_BOUND_CODE, with step of LOOP_BOUND_STEP.
1190
1191    E.g.
1192      for (int i = 0; i < bound; i++) {
1193        if (i < bound - 2)
1194          computation_1();
1195        else
1196          computation_2();
1197      }
1198
1199   In this loop, we will predict the branch inside the loop to be taken.  */
1200
1201 static void
1202 predict_iv_comparison (struct loop *loop, basic_block bb,
1203                        tree loop_bound_var,
1204                        tree loop_iv_base_var,
1205                        enum tree_code loop_bound_code,
1206                        int loop_bound_step)
1207 {
1208   gimple *stmt;
1209   tree compare_var, compare_base;
1210   enum tree_code compare_code;
1211   tree compare_step_var;
1212   edge then_edge;
1213   edge_iterator ei;
1214
1215   if (predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1216       || predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS)
1217       || predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_EXIT))
1218     return;
1219
1220   stmt = last_stmt (bb);
1221   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1222     return;
1223   if (!is_comparison_with_loop_invariant_p (as_a <gcond *> (stmt),
1224                                             loop, &compare_var,
1225                                             &compare_code,
1226                                             &compare_step_var,
1227                                             &compare_base))
1228     return;
1229
1230   /* Find the taken edge.  */
1231   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1232     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1233       break;
1234
1235   /* When comparing an IV to a loop invariant, NE is more likely to be
1236      taken while EQ is more likely to be not-taken.  */
1237   if (compare_code == NE_EXPR)
1238     {
1239       predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1240       return;
1241     }
1242   else if (compare_code == EQ_EXPR)
1243     {
1244       predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, NOT_TAKEN);
1245       return;
1246     }
1247
1248   if (!expr_coherent_p (loop_iv_base_var, compare_base))
1249     return;
1250
1251   /* If loop bound, base and compare bound are all constants, we can
1252      calculate the probability directly.  */
1253   if (tree_fits_shwi_p (loop_bound_var)
1254       && tree_fits_shwi_p (compare_var)
1255       && tree_fits_shwi_p (compare_base))
1256     {
1257       int probability;
1258       bool overflow, overall_overflow = false;
1259       widest_int compare_count, tem;
1260
1261       /* (loop_bound - base) / compare_step */
1262       tem = wi::sub (wi::to_widest (loop_bound_var),
1263                      wi::to_widest (compare_base), SIGNED, &overflow);
1264       overall_overflow |= overflow;
1265       widest_int loop_count = wi::div_trunc (tem,
1266                                              wi::to_widest (compare_step_var),
1267                                              SIGNED, &overflow);
1268       overall_overflow |= overflow;
1269
1270       if (!wi::neg_p (wi::to_widest (compare_step_var))
1271           ^ (compare_code == LT_EXPR || compare_code == LE_EXPR))
1272         {
1273           /* (loop_bound - compare_bound) / compare_step */
1274           tem = wi::sub (wi::to_widest (loop_bound_var),
1275                          wi::to_widest (compare_var), SIGNED, &overflow);
1276           overall_overflow |= overflow;
1277           compare_count = wi::div_trunc (tem, wi::to_widest (compare_step_var),
1278                                          SIGNED, &overflow);
1279           overall_overflow |= overflow;
1280         }
1281       else
1282         {
1283           /* (compare_bound - base) / compare_step */
1284           tem = wi::sub (wi::to_widest (compare_var),
1285                          wi::to_widest (compare_base), SIGNED, &overflow);
1286           overall_overflow |= overflow;
1287           compare_count = wi::div_trunc (tem, wi::to_widest (compare_step_var),
1288                                          SIGNED, &overflow);
1289           overall_overflow |= overflow;
1290         }
1291       if (compare_code == LE_EXPR || compare_code == GE_EXPR)
1292         ++compare_count;
1293       if (loop_bound_code == LE_EXPR || loop_bound_code == GE_EXPR)
1294         ++loop_count;
1295       if (wi::neg_p (compare_count))
1296         compare_count = 0;
1297       if (wi::neg_p (loop_count))
1298         loop_count = 0;
1299       if (loop_count == 0)
1300         probability = 0;
1301       else if (wi::cmps (compare_count, loop_count) == 1)
1302         probability = REG_BR_PROB_BASE;
1303       else
1304         {
1305           tem = compare_count * REG_BR_PROB_BASE;
1306           tem = wi::udiv_trunc (tem, loop_count);
1307           probability = tem.to_uhwi ();
1308         }
1309
1310       if (!overall_overflow)
1311         predict_edge (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE, probability);
1312
1313       return;
1314     }
1315
1316   if (expr_coherent_p (loop_bound_var, compare_var))
1317     {
1318       if ((loop_bound_code == LT_EXPR || loop_bound_code == LE_EXPR)
1319           && (compare_code == LT_EXPR || compare_code == LE_EXPR))
1320         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1321       else if ((loop_bound_code == GT_EXPR || loop_bound_code == GE_EXPR)
1322                && (compare_code == GT_EXPR || compare_code == GE_EXPR))
1323         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1324       else if (loop_bound_code == NE_EXPR)
1325         {
1326           /* If the loop backedge condition is "(i != bound)", we do
1327              the comparison based on the step of IV:
1328              * step < 0 : backedge condition is like (i > bound)
1329              * step > 0 : backedge condition is like (i < bound)  */
1330           gcc_assert (loop_bound_step != 0);
1331           if (loop_bound_step > 0
1332               && (compare_code == LT_EXPR
1333                   || compare_code == LE_EXPR))
1334             predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1335           else if (loop_bound_step < 0
1336                    && (compare_code == GT_EXPR
1337                        || compare_code == GE_EXPR))
1338             predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1339           else
1340             predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, NOT_TAKEN);
1341         }
1342       else
1343         /* The branch is predicted not-taken if loop_bound_code is
1344            opposite with compare_code.  */
1345         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, NOT_TAKEN);
1346     }
1347   else if (expr_coherent_p (loop_iv_base_var, compare_var))
1348     {
1349       /* For cases like:
1350            for (i = s; i < h; i++)
1351              if (i > s + 2) ....
1352          The branch should be predicted taken.  */
1353       if (loop_bound_step > 0
1354           && (compare_code == GT_EXPR || compare_code == GE_EXPR))
1355         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1356       else if (loop_bound_step < 0
1357                && (compare_code == LT_EXPR || compare_code == LE_EXPR))
1358         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, TAKEN);
1359       else
1360         predict_edge_def (then_edge, PRED_LOOP_IV_COMPARE_GUESS, NOT_TAKEN);
1361     }
1362 }
1363
1364 /* Predict for extra loop exits that will lead to EXIT_EDGE. The extra loop
1365    exits are resulted from short-circuit conditions that will generate an
1366    if_tmp. E.g.:
1367
1368    if (foo() || global > 10)
1369      break;
1370
1371    This will be translated into:
1372
1373    BB3:
1374      loop header...
1375    BB4:
1376      if foo() goto BB6 else goto BB5
1377    BB5:
1378      if global > 10 goto BB6 else goto BB7
1379    BB6:
1380      goto BB7
1381    BB7:
1382      iftmp = (PHI 0(BB5), 1(BB6))
1383      if iftmp == 1 goto BB8 else goto BB3
1384    BB8:
1385      outside of the loop...
1386
1387    The edge BB7->BB8 is loop exit because BB8 is outside of the loop.
1388    From the dataflow, we can infer that BB4->BB6 and BB5->BB6 are also loop
1389    exits. This function takes BB7->BB8 as input, and finds out the extra loop
1390    exits to predict them using PRED_LOOP_EXIT.  */
1391
1392 static void
1393 predict_extra_loop_exits (edge exit_edge)
1394 {
1395   unsigned i;
1396   bool check_value_one;
1397   gimple *lhs_def_stmt;
1398   gphi *phi_stmt;
1399   tree cmp_rhs, cmp_lhs;
1400   gimple *last;
1401   gcond *cmp_stmt;
1402
1403   last = last_stmt (exit_edge->src);
1404   if (!last)
1405     return;
1406   cmp_stmt = dyn_cast <gcond *> (last);
1407   if (!cmp_stmt)
1408     return;
1409
1410   cmp_rhs = gimple_cond_rhs (cmp_stmt);
1411   cmp_lhs = gimple_cond_lhs (cmp_stmt);
1412   if (!TREE_CONSTANT (cmp_rhs)
1413       || !(integer_zerop (cmp_rhs) || integer_onep (cmp_rhs)))
1414     return;
1415   if (TREE_CODE (cmp_lhs) != SSA_NAME)
1416     return;
1417
1418   /* If check_value_one is true, only the phi_args with value '1' will lead
1419      to loop exit. Otherwise, only the phi_args with value '0' will lead to
1420      loop exit.  */
1421   check_value_one = (((integer_onep (cmp_rhs))
1422                     ^ (gimple_cond_code (cmp_stmt) == EQ_EXPR))
1423                     ^ ((exit_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE) != 0));
1424
1425   lhs_def_stmt = SSA_NAME_DEF_STMT (cmp_lhs);
1426   if (!lhs_def_stmt)
1427     return;
1428
1429   phi_stmt = dyn_cast <gphi *> (lhs_def_stmt);
1430   if (!phi_stmt)
1431     return;
1432
1433   for (i = 0; i < gimple_phi_num_args (phi_stmt); i++)
1434     {
1435       edge e1;
1436       edge_iterator ei;
1437       tree val = gimple_phi_arg_def (phi_stmt, i);
1438       edge e = gimple_phi_arg_edge (phi_stmt, i);
1439
1440       if (!TREE_CONSTANT (val) || !(integer_zerop (val) || integer_onep (val)))
1441         continue;
1442       if ((check_value_one ^ integer_onep (val)) == 1)
1443         continue;
1444       if (EDGE_COUNT (e->src->succs) != 1)
1445         {
1446           predict_paths_leading_to_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, NOT_TAKEN);
1447           continue;
1448         }
1449
1450       FOR_EACH_EDGE (e1, ei, e->src->preds)
1451         predict_paths_leading_to_edge (e1, PRED_LOOP_EXIT, NOT_TAKEN);
1452     }
1453 }
1454
1455 /* Predict edge probabilities by exploiting loop structure.  */
1456
1457 static void
1458 predict_loops (void)
1459 {
1460   struct loop *loop;
1461
1462   /* Try to predict out blocks in a loop that are not part of a
1463      natural loop.  */
1464   FOR_EACH_LOOP (loop, 0)
1465     {
1466       basic_block bb, *bbs;
1467       unsigned j, n_exits;
1468       vec<edge> exits;
1469       struct tree_niter_desc niter_desc;
1470       edge ex;
1471       struct nb_iter_bound *nb_iter;
1472       enum tree_code loop_bound_code = ERROR_MARK;
1473       tree loop_bound_step = NULL;
1474       tree loop_bound_var = NULL;
1475       tree loop_iv_base = NULL;
1476       gcond *stmt = NULL;
1477
1478       exits = get_loop_exit_edges (loop);
1479       n_exits = exits.length ();
1480       if (!n_exits)
1481         {
1482           exits.release ();
1483           continue;
1484         }
1485
1486       FOR_EACH_VEC_ELT (exits, j, ex)
1487         {
1488           tree niter = NULL;
1489           HOST_WIDE_INT nitercst;
1490           int max = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_PREDICTED_ITERATIONS);
1491           int probability;
1492           enum br_predictor predictor;
1493
1494           predict_extra_loop_exits (ex);
1495
1496           if (number_of_iterations_exit (loop, ex, &niter_desc, false, false))
1497             niter = niter_desc.niter;
1498           if (!niter || TREE_CODE (niter_desc.niter) != INTEGER_CST)
1499             niter = loop_niter_by_eval (loop, ex);
1500
1501           if (TREE_CODE (niter) == INTEGER_CST)
1502             {
1503               if (tree_fits_uhwi_p (niter)
1504                   && max
1505                   && compare_tree_int (niter, max - 1) == -1)
1506                 nitercst = tree_to_uhwi (niter) + 1;
1507               else
1508                 nitercst = max;
1509               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS;
1510             }
1511           /* If we have just one exit and we can derive some information about
1512              the number of iterations of the loop from the statements inside
1513              the loop, use it to predict this exit.  */
1514           else if (n_exits == 1)
1515             {
1516               nitercst = estimated_stmt_executions_int (loop);
1517               if (nitercst < 0)
1518                 continue;
1519               if (nitercst > max)
1520                 nitercst = max;
1521
1522               predictor = PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED;
1523             }
1524           else
1525             continue;
1526
1527           /* If the prediction for number of iterations is zero, do not
1528              predict the exit edges.  */
1529           if (nitercst == 0)
1530             continue;
1531
1532           probability = ((REG_BR_PROB_BASE + nitercst / 2) / nitercst);
1533           predict_edge (ex, predictor, probability);
1534         }
1535       exits.release ();
1536
1537       /* Find information about loop bound variables.  */
1538       for (nb_iter = loop->bounds; nb_iter;
1539            nb_iter = nb_iter->next)
1540         if (nb_iter->stmt
1541             && gimple_code (nb_iter->stmt) == GIMPLE_COND)
1542           {
1543             stmt = as_a <gcond *> (nb_iter->stmt);
1544             break;
1545           }
1546       if (!stmt && last_stmt (loop->header)
1547           && gimple_code (last_stmt (loop->header)) == GIMPLE_COND)
1548         stmt = as_a <gcond *> (last_stmt (loop->header));
1549       if (stmt)
1550         is_comparison_with_loop_invariant_p (stmt, loop,
1551                                              &loop_bound_var,
1552                                              &loop_bound_code,
1553                                              &loop_bound_step,
1554                                              &loop_iv_base);
1555
1556       bbs = get_loop_body (loop);
1557
1558       for (j = 0; j < loop->num_nodes; j++)
1559         {
1560           int header_found = 0;
1561           edge e;
1562           edge_iterator ei;
1563
1564           bb = bbs[j];
1565
1566           /* Bypass loop heuristics on continue statement.  These
1567              statements construct loops via "non-loop" constructs
1568              in the source language and are better to be handled
1569              separately.  */
1570           if (predicted_by_p (bb, PRED_CONTINUE))
1571             continue;
1572
1573           /* Loop branch heuristics - predict an edge back to a
1574              loop's head as taken.  */
1575           if (bb == loop->latch)
1576             {
1577               e = find_edge (loop->latch, loop->header);
1578               if (e)
1579                 {
1580                   header_found = 1;
1581                   predict_edge_def (e, PRED_LOOP_BRANCH, TAKEN);
1582                 }
1583             }
1584
1585           /* Loop exit heuristics - predict an edge exiting the loop if the
1586              conditional has no loop header successors as not taken.  */
1587           if (!header_found
1588               /* If we already used more reliable loop exit predictors, do not
1589                  bother with PRED_LOOP_EXIT.  */
1590               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS_GUESSED)
1591               && !predicted_by_p (bb, PRED_LOOP_ITERATIONS))
1592             {
1593               /* For loop with many exits we don't want to predict all exits
1594                  with the pretty large probability, because if all exits are
1595                  considered in row, the loop would be predicted to iterate
1596                  almost never.  The code to divide probability by number of
1597                  exits is very rough.  It should compute the number of exits
1598                  taken in each patch through function (not the overall number
1599                  of exits that might be a lot higher for loops with wide switch
1600                  statements in them) and compute n-th square root.
1601
1602                  We limit the minimal probability by 2% to avoid
1603                  EDGE_PROBABILITY_RELIABLE from trusting the branch prediction
1604                  as this was causing regression in perl benchmark containing such
1605                  a wide loop.  */
1606
1607               int probability = ((REG_BR_PROB_BASE
1608                                   - predictor_info [(int) PRED_LOOP_EXIT].hitrate)
1609                                  / n_exits);
1610               if (probability < HITRATE (2))
1611                 probability = HITRATE (2);
1612               FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
1613                 if (e->dest->index < NUM_FIXED_BLOCKS
1614                     || !flow_bb_inside_loop_p (loop, e->dest))
1615                   predict_edge (e, PRED_LOOP_EXIT, probability);
1616             }
1617           if (loop_bound_var)
1618             predict_iv_comparison (loop, bb, loop_bound_var, loop_iv_base,
1619                                    loop_bound_code,
1620                                    tree_to_shwi (loop_bound_step));
1621         }
1622
1623       /* Free basic blocks from get_loop_body.  */
1624       free (bbs);
1625     }
1626 }
1627
1628 /* Attempt to predict probabilities of BB outgoing edges using local
1629    properties.  */
1630 static void
1631 bb_estimate_probability_locally (basic_block bb)
1632 {
1633   rtx_insn *last_insn = BB_END (bb);
1634   rtx cond;
1635
1636   if (! can_predict_insn_p (last_insn))
1637     return;
1638   cond = get_condition (last_insn, NULL, false, false);
1639   if (! cond)
1640     return;
1641
1642   /* Try "pointer heuristic."
1643      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1644      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1645   if (COMPARISON_P (cond)
1646       && ((REG_P (XEXP (cond, 0)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 0)))
1647           || (REG_P (XEXP (cond, 1)) && REG_POINTER (XEXP (cond, 1)))))
1648     {
1649       if (GET_CODE (cond) == EQ)
1650         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, NOT_TAKEN);
1651       else if (GET_CODE (cond) == NE)
1652         predict_insn_def (last_insn, PRED_POINTER, TAKEN);
1653     }
1654   else
1655
1656   /* Try "opcode heuristic."
1657      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1658      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1659      about signed comparisons against zero.  */
1660     switch (GET_CODE (cond))
1661       {
1662       case CONST_INT:
1663         /* Unconditional branch.  */
1664         predict_insn_def (last_insn, PRED_UNCONDITIONAL,
1665                           cond == const0_rtx ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1666         break;
1667
1668       case EQ:
1669       case UNEQ:
1670         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1671            unpredictable way because of special role of = tests in
1672            FP code.  */
1673         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1674           ;
1675         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1676            nothing useful to predict about them.  */
1677         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1678                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1679           ;
1680         else
1681           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
1682         break;
1683
1684       case NE:
1685       case LTGT:
1686         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1687            unpredictable way because of special role of = tests in
1688            FP code.  */
1689         if (FLOAT_MODE_P (GET_MODE (XEXP (cond, 0))))
1690           ;
1691         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
1692            nothing useful to predict about them.  */
1693         else if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx
1694                  || XEXP (cond, 0) == const0_rtx)
1695           ;
1696         else
1697           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
1698         break;
1699
1700       case ORDERED:
1701         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, TAKEN);
1702         break;
1703
1704       case UNORDERED:
1705         predict_insn_def (last_insn, PRED_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
1706         break;
1707
1708       case LE:
1709       case LT:
1710         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1711             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1712           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
1713         break;
1714
1715       case GE:
1716       case GT:
1717         if (XEXP (cond, 1) == const0_rtx || XEXP (cond, 1) == const1_rtx
1718             || XEXP (cond, 1) == constm1_rtx)
1719           predict_insn_def (last_insn, PRED_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
1720         break;
1721
1722       default:
1723         break;
1724       }
1725 }
1726
1727 /* Set edge->probability for each successor edge of BB.  */
1728 void
1729 guess_outgoing_edge_probabilities (basic_block bb)
1730 {
1731   bb_estimate_probability_locally (bb);
1732   combine_predictions_for_insn (BB_END (bb), bb);
1733 }
1734 \f
1735 static tree expr_expected_value (tree, bitmap, enum br_predictor *predictor);
1736
1737 /* Helper function for expr_expected_value.  */
1738
1739 static tree
1740 expr_expected_value_1 (tree type, tree op0, enum tree_code code,
1741                        tree op1, bitmap visited, enum br_predictor *predictor)
1742 {
1743   gimple *def;
1744
1745   if (predictor)
1746     *predictor = PRED_UNCONDITIONAL;
1747
1748   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_SINGLE_RHS)
1749     {
1750       if (TREE_CONSTANT (op0))
1751         return op0;
1752
1753       if (code != SSA_NAME)
1754         return NULL_TREE;
1755
1756       def = SSA_NAME_DEF_STMT (op0);
1757
1758       /* If we were already here, break the infinite cycle.  */
1759       if (!bitmap_set_bit (visited, SSA_NAME_VERSION (op0)))
1760         return NULL;
1761
1762       if (gimple_code (def) == GIMPLE_PHI)
1763         {
1764           /* All the arguments of the PHI node must have the same constant
1765              length.  */
1766           int i, n = gimple_phi_num_args (def);
1767           tree val = NULL, new_val;
1768
1769           for (i = 0; i < n; i++)
1770             {
1771               tree arg = PHI_ARG_DEF (def, i);
1772               enum br_predictor predictor2;
1773
1774               /* If this PHI has itself as an argument, we cannot
1775                  determine the string length of this argument.  However,
1776                  if we can find an expected constant value for the other
1777                  PHI args then we can still be sure that this is
1778                  likely a constant.  So be optimistic and just
1779                  continue with the next argument.  */
1780               if (arg == PHI_RESULT (def))
1781                 continue;
1782
1783               new_val = expr_expected_value (arg, visited, &predictor2);
1784
1785               /* It is difficult to combine value predictors.  Simply assume
1786                  that later predictor is weaker and take its prediction.  */
1787               if (predictor && *predictor < predictor2)
1788                 *predictor = predictor2;
1789               if (!new_val)
1790                 return NULL;
1791               if (!val)
1792                 val = new_val;
1793               else if (!operand_equal_p (val, new_val, false))
1794                 return NULL;
1795             }
1796           return val;
1797         }
1798       if (is_gimple_assign (def))
1799         {
1800           if (gimple_assign_lhs (def) != op0)
1801             return NULL;
1802
1803           return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (gimple_assign_lhs (def)),
1804                                         gimple_assign_rhs1 (def),
1805                                         gimple_assign_rhs_code (def),
1806                                         gimple_assign_rhs2 (def),
1807                                         visited, predictor);
1808         }
1809
1810       if (is_gimple_call (def))
1811         {
1812           tree decl = gimple_call_fndecl (def);
1813           if (!decl)
1814             {
1815               if (gimple_call_internal_p (def)
1816                   && gimple_call_internal_fn (def) == IFN_BUILTIN_EXPECT)
1817                 {
1818                   gcc_assert (gimple_call_num_args (def) == 3);
1819                   tree val = gimple_call_arg (def, 0);
1820                   if (TREE_CONSTANT (val))
1821                     return val;
1822                   if (predictor)
1823                     {
1824                       tree val2 = gimple_call_arg (def, 2);
1825                       gcc_assert (TREE_CODE (val2) == INTEGER_CST
1826                                   && tree_fits_uhwi_p (val2)
1827                                   && tree_to_uhwi (val2) < END_PREDICTORS);
1828                       *predictor = (enum br_predictor) tree_to_uhwi (val2);
1829                     }
1830                   return gimple_call_arg (def, 1);
1831                 }
1832               return NULL;
1833             }
1834           if (DECL_BUILT_IN_CLASS (decl) == BUILT_IN_NORMAL)
1835             switch (DECL_FUNCTION_CODE (decl))
1836               {
1837               case BUILT_IN_EXPECT:
1838                 {
1839                   tree val;
1840                   if (gimple_call_num_args (def) != 2)
1841                     return NULL;
1842                   val = gimple_call_arg (def, 0);
1843                   if (TREE_CONSTANT (val))
1844                     return val;
1845                   if (predictor)
1846                     *predictor = PRED_BUILTIN_EXPECT;
1847                   return gimple_call_arg (def, 1);
1848                 }
1849
1850               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_N:
1851               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_1:
1852               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_2:
1853               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_4:
1854               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_8:
1855               case BUILT_IN_SYNC_BOOL_COMPARE_AND_SWAP_16:
1856               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE:
1857               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_N:
1858               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_1:
1859               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_2:
1860               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_4:
1861               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_8:
1862               case BUILT_IN_ATOMIC_COMPARE_EXCHANGE_16:
1863                 /* Assume that any given atomic operation has low contention,
1864                    and thus the compare-and-swap operation succeeds.  */
1865                 if (predictor)
1866                   *predictor = PRED_COMPARE_AND_SWAP;
1867                 return boolean_true_node;
1868               default:
1869                 break;
1870             }
1871         }
1872
1873       return NULL;
1874     }
1875
1876   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_BINARY_RHS)
1877     {
1878       tree res;
1879       enum br_predictor predictor2;
1880       op0 = expr_expected_value (op0, visited, predictor);
1881       if (!op0)
1882         return NULL;
1883       op1 = expr_expected_value (op1, visited, &predictor2);
1884       if (predictor && *predictor < predictor2)
1885         *predictor = predictor2;
1886       if (!op1)
1887         return NULL;
1888       res = fold_build2 (code, type, op0, op1);
1889       if (TREE_CONSTANT (res))
1890         return res;
1891       return NULL;
1892     }
1893   if (get_gimple_rhs_class (code) == GIMPLE_UNARY_RHS)
1894     {
1895       tree res;
1896       op0 = expr_expected_value (op0, visited, predictor);
1897       if (!op0)
1898         return NULL;
1899       res = fold_build1 (code, type, op0);
1900       if (TREE_CONSTANT (res))
1901         return res;
1902       return NULL;
1903     }
1904   return NULL;
1905 }
1906
1907 /* Return constant EXPR will likely have at execution time, NULL if unknown.
1908    The function is used by builtin_expect branch predictor so the evidence
1909    must come from this construct and additional possible constant folding.
1910
1911    We may want to implement more involved value guess (such as value range
1912    propagation based prediction), but such tricks shall go to new
1913    implementation.  */
1914
1915 static tree
1916 expr_expected_value (tree expr, bitmap visited,
1917                      enum br_predictor *predictor)
1918 {
1919   enum tree_code code;
1920   tree op0, op1;
1921
1922   if (TREE_CONSTANT (expr))
1923     {
1924       if (predictor)
1925         *predictor = PRED_UNCONDITIONAL;
1926       return expr;
1927     }
1928
1929   extract_ops_from_tree (expr, &code, &op0, &op1);
1930   return expr_expected_value_1 (TREE_TYPE (expr),
1931                                 op0, code, op1, visited, predictor);
1932 }
1933 \f
1934 /* Predict using opcode of the last statement in basic block.  */
1935 static void
1936 tree_predict_by_opcode (basic_block bb)
1937 {
1938   gimple *stmt = last_stmt (bb);
1939   edge then_edge;
1940   tree op0, op1;
1941   tree type;
1942   tree val;
1943   enum tree_code cmp;
1944   bitmap visited;
1945   edge_iterator ei;
1946   enum br_predictor predictor;
1947
1948   if (!stmt || gimple_code (stmt) != GIMPLE_COND)
1949     return;
1950   FOR_EACH_EDGE (then_edge, ei, bb->succs)
1951     if (then_edge->flags & EDGE_TRUE_VALUE)
1952       break;
1953   op0 = gimple_cond_lhs (stmt);
1954   op1 = gimple_cond_rhs (stmt);
1955   cmp = gimple_cond_code (stmt);
1956   type = TREE_TYPE (op0);
1957   visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
1958   val = expr_expected_value_1 (boolean_type_node, op0, cmp, op1, visited,
1959                                &predictor);
1960   BITMAP_FREE (visited);
1961   if (val && TREE_CODE (val) == INTEGER_CST)
1962     {
1963       if (predictor == PRED_BUILTIN_EXPECT)
1964         {
1965           int percent = PARAM_VALUE (BUILTIN_EXPECT_PROBABILITY);
1966
1967           gcc_assert (percent >= 0 && percent <= 100);
1968           if (integer_zerop (val))
1969             percent = 100 - percent;
1970           predict_edge (then_edge, PRED_BUILTIN_EXPECT, HITRATE (percent));
1971         }
1972       else
1973         predict_edge (then_edge, predictor,
1974                       integer_zerop (val) ? NOT_TAKEN : TAKEN);
1975     }
1976   /* Try "pointer heuristic."
1977      A comparison ptr == 0 is predicted as false.
1978      Similarly, a comparison ptr1 == ptr2 is predicted as false.  */
1979   if (POINTER_TYPE_P (type))
1980     {
1981       if (cmp == EQ_EXPR)
1982         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, NOT_TAKEN);
1983       else if (cmp == NE_EXPR)
1984         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_POINTER, TAKEN);
1985     }
1986   else
1987
1988   /* Try "opcode heuristic."
1989      EQ tests are usually false and NE tests are usually true. Also,
1990      most quantities are positive, so we can make the appropriate guesses
1991      about signed comparisons against zero.  */
1992     switch (cmp)
1993       {
1994       case EQ_EXPR:
1995       case UNEQ_EXPR:
1996         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
1997            unpredictable way because of special role of = tests in
1998            FP code.  */
1999         if (FLOAT_TYPE_P (type))
2000           ;
2001         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
2002            nothing useful to predict about them.  */
2003         else if (integer_zerop (op0) || integer_zerop (op1))
2004           ;
2005         else
2006           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, NOT_TAKEN);
2007         break;
2008
2009       case NE_EXPR:
2010       case LTGT_EXPR:
2011         /* Floating point comparisons appears to behave in a very
2012            unpredictable way because of special role of = tests in
2013            FP code.  */
2014         if (FLOAT_TYPE_P (type))
2015           ;
2016         /* Comparisons with 0 are often used for booleans and there is
2017            nothing useful to predict about them.  */
2018         else if (integer_zerop (op0)
2019                  || integer_zerop (op1))
2020           ;
2021         else
2022           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_NONEQUAL, TAKEN);
2023         break;
2024
2025       case ORDERED_EXPR:
2026         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, TAKEN);
2027         break;
2028
2029       case UNORDERED_EXPR:
2030         predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_FPOPCODE, NOT_TAKEN);
2031         break;
2032
2033       case LE_EXPR:
2034       case LT_EXPR:
2035         if (integer_zerop (op1)
2036             || integer_onep (op1)
2037             || integer_all_onesp (op1)
2038             || real_zerop (op1)
2039             || real_onep (op1)
2040             || real_minus_onep (op1))
2041           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, NOT_TAKEN);
2042         break;
2043
2044       case GE_EXPR:
2045       case GT_EXPR:
2046         if (integer_zerop (op1)
2047             || integer_onep (op1)
2048             || integer_all_onesp (op1)
2049             || real_zerop (op1)
2050             || real_onep (op1)
2051             || real_minus_onep (op1))
2052           predict_edge_def (then_edge, PRED_TREE_OPCODE_POSITIVE, TAKEN);
2053         break;
2054
2055       default:
2056         break;
2057       }
2058 }
2059
2060 /* Try to guess whether the value of return means error code.  */
2061
2062 static enum br_predictor
2063 return_prediction (tree val, enum prediction *prediction)
2064 {
2065   /* VOID.  */
2066   if (!val)
2067     return PRED_NO_PREDICTION;
2068   /* Different heuristics for pointers and scalars.  */
2069   if (POINTER_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
2070     {
2071       /* NULL is usually not returned.  */
2072       if (integer_zerop (val))
2073         {
2074           *prediction = NOT_TAKEN;
2075           return PRED_NULL_RETURN;
2076         }
2077     }
2078   else if (INTEGRAL_TYPE_P (TREE_TYPE (val)))
2079     {
2080       /* Negative return values are often used to indicate
2081          errors.  */
2082       if (TREE_CODE (val) == INTEGER_CST
2083           && tree_int_cst_sgn (val) < 0)
2084         {
2085           *prediction = NOT_TAKEN;
2086           return PRED_NEGATIVE_RETURN;
2087         }
2088       /* Constant return values seems to be commonly taken.
2089          Zero/one often represent booleans so exclude them from the
2090          heuristics.  */
2091       if (TREE_CONSTANT (val)
2092           && (!integer_zerop (val) && !integer_onep (val)))
2093         {
2094           *prediction = TAKEN;
2095           return PRED_CONST_RETURN;
2096         }
2097     }
2098   return PRED_NO_PREDICTION;
2099 }
2100
2101 /* Find the basic block with return expression and look up for possible
2102    return value trying to apply RETURN_PREDICTION heuristics.  */
2103 static void
2104 apply_return_prediction (void)
2105 {
2106   greturn *return_stmt = NULL;
2107   tree return_val;
2108   edge e;
2109   gphi *phi;
2110   int phi_num_args, i;
2111   enum br_predictor pred;
2112   enum prediction direction;
2113   edge_iterator ei;
2114
2115   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->preds)
2116     {
2117       gimple *last = last_stmt (e->src);
2118       if (last
2119           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
2120         {
2121           return_stmt = as_a <greturn *> (last);
2122           break;
2123         }
2124     }
2125   if (!e)
2126     return;
2127   return_val = gimple_return_retval (return_stmt);
2128   if (!return_val)
2129     return;
2130   if (TREE_CODE (return_val) != SSA_NAME
2131       || !SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)
2132       || gimple_code (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val)) != GIMPLE_PHI)
2133     return;
2134   phi = as_a <gphi *> (SSA_NAME_DEF_STMT (return_val));
2135   phi_num_args = gimple_phi_num_args (phi);
2136   pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, 0), &direction);
2137
2138   /* Avoid the degenerate case where all return values form the function
2139      belongs to same category (ie they are all positive constants)
2140      so we can hardly say something about them.  */
2141   for (i = 1; i < phi_num_args; i++)
2142     if (pred != return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction))
2143       break;
2144   if (i != phi_num_args)
2145     for (i = 0; i < phi_num_args; i++)
2146       {
2147         pred = return_prediction (PHI_ARG_DEF (phi, i), &direction);
2148         if (pred != PRED_NO_PREDICTION)
2149           predict_paths_leading_to_edge (gimple_phi_arg_edge (phi, i), pred,
2150                                          direction);
2151       }
2152 }
2153
2154 /* Look for basic block that contains unlikely to happen events
2155    (such as noreturn calls) and mark all paths leading to execution
2156    of this basic blocks as unlikely.  */
2157
2158 static void
2159 tree_bb_level_predictions (void)
2160 {
2161   basic_block bb;
2162   bool has_return_edges = false;
2163   edge e;
2164   edge_iterator ei;
2165
2166   FOR_EACH_EDGE (e, ei, EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->preds)
2167     if (!(e->flags & (EDGE_ABNORMAL | EDGE_FAKE | EDGE_EH)))
2168       {
2169         has_return_edges = true;
2170         break;
2171       }
2172
2173   apply_return_prediction ();
2174
2175   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2176     {
2177       gimple_stmt_iterator gsi;
2178
2179       for (gsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (gsi); gsi_next (&gsi))
2180         {
2181           gimple *stmt = gsi_stmt (gsi);
2182           tree decl;
2183
2184           if (is_gimple_call (stmt))
2185             {
2186               if ((gimple_call_flags (stmt) & ECF_NORETURN)
2187                   && has_return_edges)
2188                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_NORETURN,
2189                                           NOT_TAKEN);
2190               decl = gimple_call_fndecl (stmt);
2191               if (decl
2192                   && lookup_attribute ("cold",
2193                                        DECL_ATTRIBUTES (decl)))
2194                 predict_paths_leading_to (bb, PRED_COLD_FUNCTION,
2195                                           NOT_TAKEN);
2196             }
2197           else if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
2198             {
2199               predict_paths_leading_to (bb, gimple_predict_predictor (stmt),
2200                                         gimple_predict_outcome (stmt));
2201               /* Keep GIMPLE_PREDICT around so early inlining will propagate
2202                  hints to callers.  */
2203             }
2204         }
2205     }
2206 }
2207
2208 #ifdef ENABLE_CHECKING
2209
2210 /* Callback for hash_map::traverse, asserts that the pointer map is
2211    empty.  */
2212
2213 bool
2214 assert_is_empty (const_basic_block const &, edge_prediction *const &value,
2215                  void *)
2216 {
2217   gcc_assert (!value);
2218   return false;
2219 }
2220 #endif
2221
2222 /* Predict branch probabilities and estimate profile for basic block BB.  */
2223
2224 static void
2225 tree_estimate_probability_bb (basic_block bb)
2226 {
2227   edge e;
2228   edge_iterator ei;
2229   gimple *last;
2230
2231   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2232     {
2233       /* Predict edges to user labels with attributes.  */
2234       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
2235         {
2236           gimple_stmt_iterator gi;
2237           for (gi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (gi); gsi_next (&gi))
2238             {
2239               glabel *label_stmt = dyn_cast <glabel *> (gsi_stmt (gi));
2240               tree decl;
2241
2242               if (!label_stmt)
2243                 break;
2244               decl = gimple_label_label (label_stmt);
2245               if (DECL_ARTIFICIAL (decl))
2246                 continue;
2247
2248               /* Finally, we have a user-defined label.  */
2249               if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (decl)))
2250                 predict_edge_def (e, PRED_COLD_LABEL, NOT_TAKEN);
2251               else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (decl)))
2252                 predict_edge_def (e, PRED_HOT_LABEL, TAKEN);
2253             }
2254         }
2255
2256       /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
2257          care for error returns and other cases are often used for
2258          fast paths through function.
2259
2260          Since we've already removed the return statements, we are
2261          looking for CFG like:
2262
2263          if (conditional)
2264          {
2265          ..
2266          goto return_block
2267          }
2268          some other blocks
2269          return_block:
2270          return_stmt.  */
2271       if (e->dest != bb->next_bb
2272           && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
2273           && single_succ_p (e->dest)
2274           && single_succ_edge (e->dest)->dest == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
2275           && (last = last_stmt (e->dest)) != NULL
2276           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
2277         {
2278           edge e1;
2279           edge_iterator ei1;
2280
2281           if (single_succ_p (bb))
2282             {
2283               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
2284                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
2285                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
2286                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
2287                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
2288             }
2289           else
2290             if (!predicted_by_p (e->src, PRED_NULL_RETURN)
2291                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_CONST_RETURN)
2292                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
2293               predict_edge_def (e, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
2294         }
2295
2296       /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
2297          but it doesn't postdominate us).  */
2298       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun) && e->dest != bb
2299           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
2300           && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
2301         {
2302           gimple_stmt_iterator bi;
2303
2304           /* The call heuristic claims that a guarded function call
2305              is improbable.  This is because such calls are often used
2306              to signal exceptional situations such as printing error
2307              messages.  */
2308           for (bi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (bi);
2309                gsi_next (&bi))
2310             {
2311               gimple *stmt = gsi_stmt (bi);
2312               if (is_gimple_call (stmt)
2313                   /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
2314                      something exceptional.  */
2315                   && gimple_has_side_effects (stmt))
2316                 {
2317                   predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
2318                   break;
2319                 }
2320             }
2321         }
2322     }
2323   tree_predict_by_opcode (bb);
2324 }
2325
2326 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
2327    This function can be called from the loop optimizers to recompute
2328    the profile information.  */
2329
2330 void
2331 tree_estimate_probability (void)
2332 {
2333   basic_block bb;
2334
2335   add_noreturn_fake_exit_edges ();
2336   connect_infinite_loops_to_exit ();
2337   /* We use loop_niter_by_eval, which requires that the loops have
2338      preheaders.  */
2339   create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
2340   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2341
2342   bb_predictions = new hash_map<const_basic_block, edge_prediction *>;
2343   tree_bb_level_predictions ();
2344   record_loop_exits ();
2345
2346   if (number_of_loops (cfun) > 1)
2347     predict_loops ();
2348
2349   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2350     tree_estimate_probability_bb (bb);
2351
2352   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2353     combine_predictions_for_bb (bb);
2354
2355 #ifdef ENABLE_CHECKING
2356   bb_predictions->traverse<void *, assert_is_empty> (NULL);
2357 #endif
2358   delete bb_predictions;
2359   bb_predictions = NULL;
2360
2361   estimate_bb_frequencies (false);
2362   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2363   remove_fake_exit_edges ();
2364 }
2365 \f
2366 /* Predict edges to successors of CUR whose sources are not postdominated by
2367    BB by PRED and recurse to all postdominators.  */
2368
2369 static void
2370 predict_paths_for_bb (basic_block cur, basic_block bb,
2371                       enum br_predictor pred,
2372                       enum prediction taken,
2373                       bitmap visited)
2374 {
2375   edge e;
2376   edge_iterator ei;
2377   basic_block son;
2378
2379   /* We are looking for all edges forming edge cut induced by
2380      set of all blocks postdominated by BB.  */
2381   FOR_EACH_EDGE (e, ei, cur->preds)
2382     if (e->src->index >= NUM_FIXED_BLOCKS
2383         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, bb))
2384     {
2385       edge e2;
2386       edge_iterator ei2;
2387       bool found = false;
2388
2389       /* Ignore fake edges and eh, we predict them as not taken anyway.  */
2390       if (e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2391         continue;
2392       gcc_assert (bb == cur || dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, cur, bb));
2393
2394       /* See if there is an edge from e->src that is not abnormal
2395          and does not lead to BB.  */
2396       FOR_EACH_EDGE (e2, ei2, e->src->succs)
2397         if (e2 != e
2398             && !(e2->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2399             && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e2->dest, bb))
2400           {
2401             found = true;
2402             break;
2403           }
2404
2405       /* If there is non-abnormal path leaving e->src, predict edge
2406          using predictor.  Otherwise we need to look for paths
2407          leading to e->src.
2408
2409          The second may lead to infinite loop in the case we are predicitng
2410          regions that are only reachable by abnormal edges.  We simply
2411          prevent visiting given BB twice.  */
2412       if (found)
2413         predict_edge_def (e, pred, taken);
2414       else if (bitmap_set_bit (visited, e->src->index))
2415         predict_paths_for_bb (e->src, e->src, pred, taken, visited);
2416     }
2417   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, cur);
2418        son;
2419        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
2420     predict_paths_for_bb (son, bb, pred, taken, visited);
2421 }
2422
2423 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
2424    FLAGS.  */
2425
2426 static void
2427 predict_paths_leading_to (basic_block bb, enum br_predictor pred,
2428                           enum prediction taken)
2429 {
2430   bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
2431   predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
2432   BITMAP_FREE (visited);
2433 }
2434
2435 /* Like predict_paths_leading_to but take edge instead of basic block.  */
2436
2437 static void
2438 predict_paths_leading_to_edge (edge e, enum br_predictor pred,
2439                                enum prediction taken)
2440 {
2441   bool has_nonloop_edge = false;
2442   edge_iterator ei;
2443   edge e2;
2444
2445   basic_block bb = e->src;
2446   FOR_EACH_EDGE (e2, ei, bb->succs)
2447     if (e2->dest != e->src && e2->dest != e->dest
2448         && !(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2449         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e2->dest))
2450       {
2451         has_nonloop_edge = true;
2452         break;
2453       }
2454   if (!has_nonloop_edge)
2455     {
2456       bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
2457       predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
2458       BITMAP_FREE (visited);
2459     }
2460   else
2461     predict_edge_def (e, pred, taken);
2462 }
2463 \f
2464 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
2465    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
2466
2467 struct block_info
2468 {
2469   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
2470   sreal frequency;
2471
2472   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
2473   basic_block next;
2474
2475   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
2476   int npredecessors;
2477 };
2478
2479 /* Similar information for edges.  */
2480 struct edge_prob_info
2481 {
2482   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
2483      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
2484      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
2485   sreal back_edge_prob;
2486   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
2487   unsigned int back_edge:1;
2488 };
2489
2490 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info *) (B)->aux)
2491 #undef EDGE_INFO
2492 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_prob_info *) (E)->aux)
2493
2494 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
2495    Propagate the frequencies in blocks marked in
2496    TOVISIT, starting in HEAD.  */
2497
2498 static void
2499 propagate_freq (basic_block head, bitmap tovisit)
2500 {
2501   basic_block bb;
2502   basic_block last;
2503   unsigned i;
2504   edge e;
2505   basic_block nextbb;
2506   bitmap_iterator bi;
2507
2508   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
2509      we need to visit first.  */
2510   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
2511     {
2512       edge_iterator ei;
2513       int count = 0;
2514
2515       bb = BASIC_BLOCK_FOR_FN (cfun, i);
2516
2517       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2518         {
2519           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
2520
2521           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
2522             count++;
2523           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
2524             fprintf (dump_file,
2525                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
2526                      e->src->index, bb->index);
2527         }
2528       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
2529       /* When function never returns, we will never process exit block.  */
2530       if (!count && bb == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
2531         bb->count = bb->frequency = 0;
2532     }
2533
2534   BLOCK_INFO (head)->frequency = 1;
2535   last = head;
2536   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
2537     {
2538       edge_iterator ei;
2539       sreal cyclic_probability = 0;
2540       sreal frequency = 0;
2541
2542       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
2543       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
2544
2545       /* Compute frequency of basic block.  */
2546       if (bb != head)
2547         {
2548 #ifdef ENABLE_CHECKING
2549           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2550             gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
2551                         || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
2552 #endif
2553
2554           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2555             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
2556               {
2557                 cyclic_probability += EDGE_INFO (e)->back_edge_prob;
2558               }
2559             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
2560               {
2561                 /*  frequency += (e->probability
2562                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
2563                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
2564
2565                 sreal tmp = e->probability;
2566                 tmp *= BLOCK_INFO (e->src)->frequency;
2567                 tmp *= real_inv_br_prob_base;
2568                 frequency += tmp;
2569               }
2570
2571           if (cyclic_probability == 0)
2572             {
2573               BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency;
2574             }
2575           else
2576             {
2577               if (cyclic_probability > real_almost_one)
2578                 cyclic_probability = real_almost_one;
2579
2580               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
2581                                               / (1 - cyclic_probability) */
2582
2583               cyclic_probability = sreal (1) - cyclic_probability;
2584               BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency / cyclic_probability;
2585             }
2586         }
2587
2588       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
2589
2590       e = find_edge (bb, head);
2591       if (e)
2592         {
2593           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
2594              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
2595              / REG_BR_PROB_BASE); */
2596
2597           sreal tmp = e->probability;
2598           tmp *= BLOCK_INFO (bb)->frequency;
2599           EDGE_INFO (e)->back_edge_prob = tmp * real_inv_br_prob_base;
2600         }
2601
2602       /* Propagate to successor blocks.  */
2603       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2604         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
2605             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2606           {
2607             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
2608             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2609               {
2610                 if (!nextbb)
2611                   nextbb = e->dest;
2612                 else
2613                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
2614
2615                 last = e->dest;
2616               }
2617           }
2618     }
2619 }
2620
2621 /* Estimate frequencies in loops at same nest level.  */
2622
2623 static void
2624 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop)
2625 {
2626   struct loop *loop;
2627
2628   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
2629     {
2630       edge e;
2631       basic_block *bbs;
2632       unsigned i;
2633       bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2634
2635       estimate_loops_at_level (loop->inner);
2636
2637       /* Find current loop back edge and mark it.  */
2638       e = loop_latch_edge (loop);
2639       EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
2640
2641       bbs = get_loop_body (loop);
2642       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2643         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
2644       free (bbs);
2645       propagate_freq (loop->header, tovisit);
2646       BITMAP_FREE (tovisit);
2647     }
2648 }
2649
2650 /* Propagates frequencies through structure of loops.  */
2651
2652 static void
2653 estimate_loops (void)
2654 {
2655   bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2656   basic_block bb;
2657
2658   /* Start by estimating the frequencies in the loops.  */
2659   if (number_of_loops (cfun) > 1)
2660     estimate_loops_at_level (current_loops->tree_root->inner);
2661
2662   /* Now propagate the frequencies through all the blocks.  */
2663   FOR_ALL_BB_FN (bb, cfun)
2664     {
2665       bitmap_set_bit (tovisit, bb->index);
2666     }
2667   propagate_freq (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), tovisit);
2668   BITMAP_FREE (tovisit);
2669 }
2670
2671 /* Drop the profile for NODE to guessed, and update its frequency based on
2672    whether it is expected to be hot given the CALL_COUNT.  */
2673
2674 static void
2675 drop_profile (struct cgraph_node *node, gcov_type call_count)
2676 {
2677   struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl);
2678   /* In the case where this was called by another function with a
2679      dropped profile, call_count will be 0. Since there are no
2680      non-zero call counts to this function, we don't know for sure
2681      whether it is hot, and therefore it will be marked normal below.  */
2682   bool hot = maybe_hot_count_p (NULL, call_count);
2683
2684   if (dump_file)
2685     fprintf (dump_file,
2686              "Dropping 0 profile for %s/%i. %s based on calls.\n",
2687              node->name (), node->order,
2688              hot ? "Function is hot" : "Function is normal");
2689   /* We only expect to miss profiles for functions that are reached
2690      via non-zero call edges in cases where the function may have
2691      been linked from another module or library (COMDATs and extern
2692      templates). See the comments below for handle_missing_profiles.
2693      Also, only warn in cases where the missing counts exceed the
2694      number of training runs. In certain cases with an execv followed
2695      by a no-return call the profile for the no-return call is not
2696      dumped and there can be a mismatch.  */
2697   if (!DECL_COMDAT (node->decl) && !DECL_EXTERNAL (node->decl)
2698       && call_count > profile_info->runs)
2699     {
2700       if (flag_profile_correction)
2701         {
2702           if (dump_file)
2703             fprintf (dump_file,
2704                      "Missing counts for called function %s/%i\n",
2705                      node->name (), node->order);
2706         }
2707       else
2708         warning (0, "Missing counts for called function %s/%i",
2709                  node->name (), node->order);
2710     }
2711
2712   profile_status_for_fn (fn)
2713       = (flag_guess_branch_prob ? PROFILE_GUESSED : PROFILE_ABSENT);
2714   node->frequency
2715       = hot ? NODE_FREQUENCY_HOT : NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2716 }
2717
2718 /* In the case of COMDAT routines, multiple object files will contain the same
2719    function and the linker will select one for the binary. In that case
2720    all the other copies from the profile instrument binary will be missing
2721    profile counts. Look for cases where this happened, due to non-zero
2722    call counts going to 0-count functions, and drop the profile to guessed
2723    so that we can use the estimated probabilities and avoid optimizing only
2724    for size.
2725    
2726    The other case where the profile may be missing is when the routine
2727    is not going to be emitted to the object file, e.g. for "extern template"
2728    class methods. Those will be marked DECL_EXTERNAL. Emit a warning in
2729    all other cases of non-zero calls to 0-count functions.  */
2730
2731 void
2732 handle_missing_profiles (void)
2733 {
2734   struct cgraph_node *node;
2735   int unlikely_count_fraction = PARAM_VALUE (UNLIKELY_BB_COUNT_FRACTION);
2736   vec<struct cgraph_node *> worklist;
2737   worklist.create (64);
2738
2739   /* See if 0 count function has non-0 count callers.  In this case we
2740      lost some profile.  Drop its function profile to PROFILE_GUESSED.  */
2741   FOR_EACH_DEFINED_FUNCTION (node)
2742     {
2743       struct cgraph_edge *e;
2744       gcov_type call_count = 0;
2745       gcov_type max_tp_first_run = 0;
2746       struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl);
2747
2748       if (node->count)
2749         continue;
2750       for (e = node->callers; e; e = e->next_caller)
2751       {
2752         call_count += e->count;
2753
2754         if (e->caller->tp_first_run > max_tp_first_run)
2755           max_tp_first_run = e->caller->tp_first_run;
2756       }
2757
2758       /* If time profile is missing, let assign the maximum that comes from
2759          caller functions.  */
2760       if (!node->tp_first_run && max_tp_first_run)
2761         node->tp_first_run = max_tp_first_run + 1;
2762
2763       if (call_count
2764           && fn && fn->cfg
2765           && (call_count * unlikely_count_fraction >= profile_info->runs))
2766         {
2767           drop_profile (node, call_count);
2768           worklist.safe_push (node);
2769         }
2770     }
2771
2772   /* Propagate the profile dropping to other 0-count COMDATs that are
2773      potentially called by COMDATs we already dropped the profile on.  */
2774   while (worklist.length () > 0)
2775     {
2776       struct cgraph_edge *e;
2777
2778       node = worklist.pop ();
2779       for (e = node->callees; e; e = e->next_caller)
2780         {
2781           struct cgraph_node *callee = e->callee;
2782           struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (callee->decl);
2783
2784           if (callee->count > 0)
2785             continue;
2786           if (DECL_COMDAT (callee->decl) && fn && fn->cfg
2787               && profile_status_for_fn (fn) == PROFILE_READ)
2788             {
2789               drop_profile (node, 0);
2790               worklist.safe_push (callee);
2791             }
2792         }
2793     }
2794   worklist.release ();
2795 }
2796
2797 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
2798    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
2799
2800 int
2801 counts_to_freqs (void)
2802 {
2803   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
2804   basic_block bb;
2805
2806   /* Don't overwrite the estimated frequencies when the profile for
2807      the function is missing.  We may drop this function PROFILE_GUESSED
2808      later in drop_profile ().  */
2809   if (!flag_auto_profile && !ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->count)
2810     return 0;
2811
2812   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2813     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
2814
2815   count_max = MAX (true_count_max, 1);
2816   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2817     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
2818
2819   return true_count_max;
2820 }
2821
2822 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
2823    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
2824    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
2825    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
2826
2827 bool
2828 expensive_function_p (int threshold)
2829 {
2830   unsigned int sum = 0;
2831   basic_block bb;
2832   unsigned int limit;
2833
2834   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
2835      frequencies.  */
2836   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
2837
2838   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
2839      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
2840      is available and function has not been executed at all.  */
2841   if (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->frequency == 0)
2842     return true;
2843
2844   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
2845   limit = ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->frequency * threshold;
2846   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2847     {
2848       rtx_insn *insn;
2849
2850       FOR_BB_INSNS (bb, insn)
2851         if (active_insn_p (insn))
2852           {
2853             sum += bb->frequency;
2854             if (sum > limit)
2855               return true;
2856         }
2857     }
2858
2859   return false;
2860 }
2861
2862 /* Estimate and propagate basic block frequencies using the given branch
2863    probabilities.  If FORCE is true, the frequencies are used to estimate
2864    the counts even when there are already non-zero profile counts.  */
2865
2866 void
2867 estimate_bb_frequencies (bool force)
2868 {
2869   basic_block bb;
2870   sreal freq_max;
2871
2872   if (force || profile_status_for_fn (cfun) != PROFILE_READ || !counts_to_freqs ())
2873     {
2874       static int real_values_initialized = 0;
2875
2876       if (!real_values_initialized)
2877         {
2878           real_values_initialized = 1;
2879           real_br_prob_base = REG_BR_PROB_BASE;
2880           real_bb_freq_max = BB_FREQ_MAX;
2881           real_one_half = sreal (1, -1);
2882           real_inv_br_prob_base = sreal (1) / real_br_prob_base;
2883           real_almost_one = sreal (1) - real_inv_br_prob_base;
2884         }
2885
2886       mark_dfs_back_edges ();
2887
2888       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))->probability =
2889          REG_BR_PROB_BASE;
2890
2891       /* Set up block info for each basic block.  */
2892       alloc_aux_for_blocks (sizeof (block_info));
2893       alloc_aux_for_edges (sizeof (edge_prob_info));
2894       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2895         {
2896           edge e;
2897           edge_iterator ei;
2898
2899           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2900             {
2901               EDGE_INFO (e)->back_edge_prob = e->probability;
2902               EDGE_INFO (e)->back_edge_prob *= real_inv_br_prob_base;
2903             }
2904         }
2905
2906       /* First compute frequencies locally for each loop from innermost
2907          to outermost to examine frequencies for back edges.  */
2908       estimate_loops ();
2909
2910       freq_max = 0;
2911       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2912         if (freq_max < BLOCK_INFO (bb)->frequency)
2913           freq_max = BLOCK_INFO (bb)->frequency;
2914
2915       freq_max = real_bb_freq_max / freq_max;
2916       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2917         {
2918           sreal tmp = BLOCK_INFO (bb)->frequency * freq_max + real_one_half;
2919           bb->frequency = tmp.to_int ();
2920         }
2921
2922       free_aux_for_blocks ();
2923       free_aux_for_edges ();
2924     }
2925   compute_function_frequency ();
2926 }
2927
2928 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
2929 void
2930 compute_function_frequency (void)
2931 {
2932   basic_block bb;
2933   struct cgraph_node *node = cgraph_node::get (current_function_decl);
2934
2935   if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2936       || MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2937     node->only_called_at_startup = true;
2938   if (DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2939     node->only_called_at_exit = true;
2940
2941   if (profile_status_for_fn (cfun) != PROFILE_READ)
2942     {
2943       int flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2944       if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2945           != NULL)
2946         node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2947       else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2948                != NULL)
2949         node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2950       else if (flags & ECF_NORETURN)
2951         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2952       else if (MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2953         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2954       else if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2955                || DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2956         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2957       return;
2958     }
2959
2960   /* Only first time try to drop function into unlikely executed.
2961      After inlining the roundoff errors may confuse us.
2962      Ipa-profile pass will drop functions only called from unlikely
2963      functions to unlikely and that is most of what we care about.  */
2964   if (!cfun->after_inlining)
2965     node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2966   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2967     {
2968       if (maybe_hot_bb_p (cfun, bb))
2969         {
2970           node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2971           return;
2972         }
2973       if (!probably_never_executed_bb_p (cfun, bb))
2974         node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2975     }
2976 }
2977
2978 /* Build PREDICT_EXPR.  */
2979 tree
2980 build_predict_expr (enum br_predictor predictor, enum prediction taken)
2981 {
2982   tree t = build1 (PREDICT_EXPR, void_type_node,
2983                    build_int_cst (integer_type_node, predictor));
2984   SET_PREDICT_EXPR_OUTCOME (t, taken);
2985   return t;
2986 }
2987
2988 const char *
2989 predictor_name (enum br_predictor predictor)
2990 {
2991   return predictor_info[predictor].name;
2992 }
2993
2994 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG. */
2995
2996 namespace {
2997
2998 const pass_data pass_data_profile =
2999 {
3000   GIMPLE_PASS, /* type */
3001   "profile_estimate", /* name */
3002   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
3003   TV_BRANCH_PROB, /* tv_id */
3004   PROP_cfg, /* properties_required */
3005   0, /* properties_provided */
3006   0, /* properties_destroyed */
3007   0, /* todo_flags_start */
3008   0, /* todo_flags_finish */
3009 };
3010
3011 class pass_profile : public gimple_opt_pass
3012 {
3013 public:
3014   pass_profile (gcc::context *ctxt)
3015     : gimple_opt_pass (pass_data_profile, ctxt)
3016   {}
3017
3018   /* opt_pass methods: */
3019   virtual bool gate (function *) { return flag_guess_branch_prob; }
3020   virtual unsigned int execute (function *);
3021
3022 }; // class pass_profile
3023
3024 unsigned int
3025 pass_profile::execute (function *fun)
3026 {
3027   unsigned nb_loops;
3028
3029   if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_GUESSED)
3030     return 0;
3031
3032   loop_optimizer_init (LOOPS_NORMAL);
3033   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3034     flow_loops_dump (dump_file, NULL, 0);
3035
3036   mark_irreducible_loops ();
3037
3038   nb_loops = number_of_loops (fun);
3039   if (nb_loops > 1)
3040     scev_initialize ();
3041
3042   tree_estimate_probability ();
3043
3044   if (nb_loops > 1)
3045     scev_finalize ();
3046
3047   loop_optimizer_finalize ();
3048   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3049     gimple_dump_cfg (dump_file, dump_flags);
3050  if (profile_status_for_fn (fun) == PROFILE_ABSENT)
3051     profile_status_for_fn (fun) = PROFILE_GUESSED;
3052   return 0;
3053 }
3054
3055 } // anon namespace
3056
3057 gimple_opt_pass *
3058 make_pass_profile (gcc::context *ctxt)
3059 {
3060   return new pass_profile (ctxt);
3061 }
3062
3063 namespace {
3064
3065 const pass_data pass_data_strip_predict_hints =
3066 {
3067   GIMPLE_PASS, /* type */
3068   "*strip_predict_hints", /* name */
3069   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
3070   TV_BRANCH_PROB, /* tv_id */
3071   PROP_cfg, /* properties_required */
3072   0, /* properties_provided */
3073   0, /* properties_destroyed */
3074   0, /* todo_flags_start */
3075   0, /* todo_flags_finish */
3076 };
3077
3078 class pass_strip_predict_hints : public gimple_opt_pass
3079 {
3080 public:
3081   pass_strip_predict_hints (gcc::context *ctxt)
3082     : gimple_opt_pass (pass_data_strip_predict_hints, ctxt)
3083   {}
3084
3085   /* opt_pass methods: */
3086   opt_pass * clone () { return new pass_strip_predict_hints (m_ctxt); }
3087   virtual unsigned int execute (function *);
3088
3089 }; // class pass_strip_predict_hints
3090
3091 /* Get rid of all builtin_expect calls and GIMPLE_PREDICT statements
3092    we no longer need.  */
3093 unsigned int
3094 pass_strip_predict_hints::execute (function *fun)
3095 {
3096   basic_block bb;
3097   gimple *ass_stmt;
3098   tree var;
3099
3100   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
3101     {
3102       gimple_stmt_iterator bi;
3103       for (bi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bi);)
3104         {
3105           gimple *stmt = gsi_stmt (bi);
3106
3107           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
3108             {
3109               gsi_remove (&bi, true);
3110               continue;
3111             }
3112           else if (is_gimple_call (stmt))
3113             {
3114               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
3115
3116               if ((fndecl
3117                    && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
3118                    && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
3119                    && gimple_call_num_args (stmt) == 2)
3120                   || (gimple_call_internal_p (stmt)
3121                       && gimple_call_internal_fn (stmt) == IFN_BUILTIN_EXPECT))
3122                 {
3123                   var = gimple_call_lhs (stmt);
3124                   if (var)
3125                     {
3126                       ass_stmt
3127                         = gimple_build_assign (var, gimple_call_arg (stmt, 0));
3128                       gsi_replace (&bi, ass_stmt, true);
3129                     }
3130                   else
3131                     {
3132                       gsi_remove (&bi, true);
3133                       continue;
3134                     }
3135                 }
3136             }
3137           gsi_next (&bi);
3138         }
3139     }
3140   return 0;
3141 }
3142
3143 } // anon namespace
3144
3145 gimple_opt_pass *
3146 make_pass_strip_predict_hints (gcc::context *ctxt)
3147 {
3148   return new pass_strip_predict_hints (ctxt);
3149 }
3150
3151 /* Rebuild function frequencies.  Passes are in general expected to
3152    maintain profile by hand, however in some cases this is not possible:
3153    for example when inlining several functions with loops freuqencies might run
3154    out of scale and thus needs to be recomputed.  */
3155
3156 void
3157 rebuild_frequencies (void)
3158 {
3159   timevar_push (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
3160
3161   /* When the max bb count in the function is small, there is a higher
3162      chance that there were truncation errors in the integer scaling
3163      of counts by inlining and other optimizations. This could lead
3164      to incorrect classification of code as being cold when it isn't.
3165      In that case, force the estimation of bb counts/frequencies from the
3166      branch probabilities, rather than computing frequencies from counts,
3167      which may also lead to frequencies incorrectly reduced to 0. There
3168      is less precision in the probabilities, so we only do this for small
3169      max counts.  */
3170   gcov_type count_max = 0;
3171   basic_block bb;
3172   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
3173     count_max = MAX (bb->count, count_max);
3174
3175   if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_GUESSED
3176       || (!flag_auto_profile && profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_READ
3177           && count_max < REG_BR_PROB_BASE/10))
3178     {
3179       loop_optimizer_init (0);
3180       add_noreturn_fake_exit_edges ();
3181       mark_irreducible_loops ();
3182       connect_infinite_loops_to_exit ();
3183       estimate_bb_frequencies (true);
3184       remove_fake_exit_edges ();
3185       loop_optimizer_finalize ();
3186     }
3187   else if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_READ)
3188     counts_to_freqs ();
3189   else
3190     gcc_unreachable ();
3191   timevar_pop (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
3192 }