alias.c: Reorder #include statements and remove duplicates.
[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 "target.h"
35 #include "rtl.h"
36 #include "tree.h"
37 #include "gimple.h"
38 #include "cfghooks.h"
39 #include "tree-pass.h"
40 #include "tm_p.h"
41 #include "ssa.h"
42 #include "expmed.h"
43 #include "insn-config.h"
44 #include "regs.h"
45 #include "emit-rtl.h"
46 #include "recog.h"
47 #include "cgraph.h"
48 #include "coverage.h"
49 #include "diagnostic-core.h"
50 #include "gimple-predict.h"
51 #include "alias.h"
52 #include "fold-const.h"
53 #include "calls.h"
54 #include "cfganal.h"
55 #include "flags.h"
56 #include "profile.h"
57 #include "except.h"
58 #include "dojump.h"
59 #include "explow.h"
60 #include "varasm.h"
61 #include "stmt.h"
62 #include "expr.h"
63 #include "sreal.h"
64 #include "params.h"
65 #include "cfgloop.h"
66 #include "internal-fn.h"
67 #include "gimple-iterator.h"
68 #include "tree-cfg.h"
69 #include "tree-ssa-loop-niter.h"
70 #include "tree-ssa-loop.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 /* Callback for hash_map::traverse, asserts that the pointer map is
2209    empty.  */
2210
2211 bool
2212 assert_is_empty (const_basic_block const &, edge_prediction *const &value,
2213                  void *)
2214 {
2215   gcc_assert (!value);
2216   return false;
2217 }
2218
2219 /* Predict branch probabilities and estimate profile for basic block BB.  */
2220
2221 static void
2222 tree_estimate_probability_bb (basic_block bb)
2223 {
2224   edge e;
2225   edge_iterator ei;
2226   gimple *last;
2227
2228   FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2229     {
2230       /* Predict edges to user labels with attributes.  */
2231       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
2232         {
2233           gimple_stmt_iterator gi;
2234           for (gi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (gi); gsi_next (&gi))
2235             {
2236               glabel *label_stmt = dyn_cast <glabel *> (gsi_stmt (gi));
2237               tree decl;
2238
2239               if (!label_stmt)
2240                 break;
2241               decl = gimple_label_label (label_stmt);
2242               if (DECL_ARTIFICIAL (decl))
2243                 continue;
2244
2245               /* Finally, we have a user-defined label.  */
2246               if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (decl)))
2247                 predict_edge_def (e, PRED_COLD_LABEL, NOT_TAKEN);
2248               else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (decl)))
2249                 predict_edge_def (e, PRED_HOT_LABEL, TAKEN);
2250             }
2251         }
2252
2253       /* Predict early returns to be probable, as we've already taken
2254          care for error returns and other cases are often used for
2255          fast paths through function.
2256
2257          Since we've already removed the return statements, we are
2258          looking for CFG like:
2259
2260          if (conditional)
2261          {
2262          ..
2263          goto return_block
2264          }
2265          some other blocks
2266          return_block:
2267          return_stmt.  */
2268       if (e->dest != bb->next_bb
2269           && e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
2270           && single_succ_p (e->dest)
2271           && single_succ_edge (e->dest)->dest == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)
2272           && (last = last_stmt (e->dest)) != NULL
2273           && gimple_code (last) == GIMPLE_RETURN)
2274         {
2275           edge e1;
2276           edge_iterator ei1;
2277
2278           if (single_succ_p (bb))
2279             {
2280               FOR_EACH_EDGE (e1, ei1, bb->preds)
2281                 if (!predicted_by_p (e1->src, PRED_NULL_RETURN)
2282                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_CONST_RETURN)
2283                     && !predicted_by_p (e1->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
2284                   predict_edge_def (e1, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
2285             }
2286           else
2287             if (!predicted_by_p (e->src, PRED_NULL_RETURN)
2288                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_CONST_RETURN)
2289                 && !predicted_by_p (e->src, PRED_NEGATIVE_RETURN))
2290               predict_edge_def (e, PRED_TREE_EARLY_RETURN, NOT_TAKEN);
2291         }
2292
2293       /* Look for block we are guarding (ie we dominate it,
2294          but it doesn't postdominate us).  */
2295       if (e->dest != EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun) && e->dest != bb
2296           && dominated_by_p (CDI_DOMINATORS, e->dest, e->src)
2297           && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e->dest))
2298         {
2299           gimple_stmt_iterator bi;
2300
2301           /* The call heuristic claims that a guarded function call
2302              is improbable.  This is because such calls are often used
2303              to signal exceptional situations such as printing error
2304              messages.  */
2305           for (bi = gsi_start_bb (e->dest); !gsi_end_p (bi);
2306                gsi_next (&bi))
2307             {
2308               gimple *stmt = gsi_stmt (bi);
2309               if (is_gimple_call (stmt)
2310                   /* Constant and pure calls are hardly used to signalize
2311                      something exceptional.  */
2312                   && gimple_has_side_effects (stmt))
2313                 {
2314                   predict_edge_def (e, PRED_CALL, NOT_TAKEN);
2315                   break;
2316                 }
2317             }
2318         }
2319     }
2320   tree_predict_by_opcode (bb);
2321 }
2322
2323 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG.
2324    This function can be called from the loop optimizers to recompute
2325    the profile information.  */
2326
2327 void
2328 tree_estimate_probability (void)
2329 {
2330   basic_block bb;
2331
2332   add_noreturn_fake_exit_edges ();
2333   connect_infinite_loops_to_exit ();
2334   /* We use loop_niter_by_eval, which requires that the loops have
2335      preheaders.  */
2336   create_preheaders (CP_SIMPLE_PREHEADERS);
2337   calculate_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2338
2339   bb_predictions = new hash_map<const_basic_block, edge_prediction *>;
2340   tree_bb_level_predictions ();
2341   record_loop_exits ();
2342
2343   if (number_of_loops (cfun) > 1)
2344     predict_loops ();
2345
2346   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2347     tree_estimate_probability_bb (bb);
2348
2349   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2350     combine_predictions_for_bb (bb);
2351
2352   if (flag_checking)
2353     bb_predictions->traverse<void *, assert_is_empty> (NULL);
2354
2355   delete bb_predictions;
2356   bb_predictions = NULL;
2357
2358   estimate_bb_frequencies (false);
2359   free_dominance_info (CDI_POST_DOMINATORS);
2360   remove_fake_exit_edges ();
2361 }
2362 \f
2363 /* Predict edges to successors of CUR whose sources are not postdominated by
2364    BB by PRED and recurse to all postdominators.  */
2365
2366 static void
2367 predict_paths_for_bb (basic_block cur, basic_block bb,
2368                       enum br_predictor pred,
2369                       enum prediction taken,
2370                       bitmap visited)
2371 {
2372   edge e;
2373   edge_iterator ei;
2374   basic_block son;
2375
2376   /* We are looking for all edges forming edge cut induced by
2377      set of all blocks postdominated by BB.  */
2378   FOR_EACH_EDGE (e, ei, cur->preds)
2379     if (e->src->index >= NUM_FIXED_BLOCKS
2380         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, bb))
2381     {
2382       edge e2;
2383       edge_iterator ei2;
2384       bool found = false;
2385
2386       /* Ignore fake edges and eh, we predict them as not taken anyway.  */
2387       if (e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2388         continue;
2389       gcc_assert (bb == cur || dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, cur, bb));
2390
2391       /* See if there is an edge from e->src that is not abnormal
2392          and does not lead to BB.  */
2393       FOR_EACH_EDGE (e2, ei2, e->src->succs)
2394         if (e2 != e
2395             && !(e2->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2396             && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e2->dest, bb))
2397           {
2398             found = true;
2399             break;
2400           }
2401
2402       /* If there is non-abnormal path leaving e->src, predict edge
2403          using predictor.  Otherwise we need to look for paths
2404          leading to e->src.
2405
2406          The second may lead to infinite loop in the case we are predicitng
2407          regions that are only reachable by abnormal edges.  We simply
2408          prevent visiting given BB twice.  */
2409       if (found)
2410         predict_edge_def (e, pred, taken);
2411       else if (bitmap_set_bit (visited, e->src->index))
2412         predict_paths_for_bb (e->src, e->src, pred, taken, visited);
2413     }
2414   for (son = first_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, cur);
2415        son;
2416        son = next_dom_son (CDI_POST_DOMINATORS, son))
2417     predict_paths_for_bb (son, bb, pred, taken, visited);
2418 }
2419
2420 /* Sets branch probabilities according to PREDiction and
2421    FLAGS.  */
2422
2423 static void
2424 predict_paths_leading_to (basic_block bb, enum br_predictor pred,
2425                           enum prediction taken)
2426 {
2427   bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
2428   predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
2429   BITMAP_FREE (visited);
2430 }
2431
2432 /* Like predict_paths_leading_to but take edge instead of basic block.  */
2433
2434 static void
2435 predict_paths_leading_to_edge (edge e, enum br_predictor pred,
2436                                enum prediction taken)
2437 {
2438   bool has_nonloop_edge = false;
2439   edge_iterator ei;
2440   edge e2;
2441
2442   basic_block bb = e->src;
2443   FOR_EACH_EDGE (e2, ei, bb->succs)
2444     if (e2->dest != e->src && e2->dest != e->dest
2445         && !(e->flags & (EDGE_EH | EDGE_FAKE))
2446         && !dominated_by_p (CDI_POST_DOMINATORS, e->src, e2->dest))
2447       {
2448         has_nonloop_edge = true;
2449         break;
2450       }
2451   if (!has_nonloop_edge)
2452     {
2453       bitmap visited = BITMAP_ALLOC (NULL);
2454       predict_paths_for_bb (bb, bb, pred, taken, visited);
2455       BITMAP_FREE (visited);
2456     }
2457   else
2458     predict_edge_def (e, pred, taken);
2459 }
2460 \f
2461 /* This is used to carry information about basic blocks.  It is
2462    attached to the AUX field of the standard CFG block.  */
2463
2464 struct block_info
2465 {
2466   /* Estimated frequency of execution of basic_block.  */
2467   sreal frequency;
2468
2469   /* To keep queue of basic blocks to process.  */
2470   basic_block next;
2471
2472   /* Number of predecessors we need to visit first.  */
2473   int npredecessors;
2474 };
2475
2476 /* Similar information for edges.  */
2477 struct edge_prob_info
2478 {
2479   /* In case edge is a loopback edge, the probability edge will be reached
2480      in case header is.  Estimated number of iterations of the loop can be
2481      then computed as 1 / (1 - back_edge_prob).  */
2482   sreal back_edge_prob;
2483   /* True if the edge is a loopback edge in the natural loop.  */
2484   unsigned int back_edge:1;
2485 };
2486
2487 #define BLOCK_INFO(B)   ((block_info *) (B)->aux)
2488 #undef EDGE_INFO
2489 #define EDGE_INFO(E)    ((edge_prob_info *) (E)->aux)
2490
2491 /* Helper function for estimate_bb_frequencies.
2492    Propagate the frequencies in blocks marked in
2493    TOVISIT, starting in HEAD.  */
2494
2495 static void
2496 propagate_freq (basic_block head, bitmap tovisit)
2497 {
2498   basic_block bb;
2499   basic_block last;
2500   unsigned i;
2501   edge e;
2502   basic_block nextbb;
2503   bitmap_iterator bi;
2504
2505   /* For each basic block we need to visit count number of his predecessors
2506      we need to visit first.  */
2507   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (tovisit, 0, i, bi)
2508     {
2509       edge_iterator ei;
2510       int count = 0;
2511
2512       bb = BASIC_BLOCK_FOR_FN (cfun, i);
2513
2514       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2515         {
2516           bool visit = bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index);
2517
2518           if (visit && !(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
2519             count++;
2520           else if (visit && dump_file && !EDGE_INFO (e)->back_edge)
2521             fprintf (dump_file,
2522                      "Irreducible region hit, ignoring edge to %i->%i\n",
2523                      e->src->index, bb->index);
2524         }
2525       BLOCK_INFO (bb)->npredecessors = count;
2526       /* When function never returns, we will never process exit block.  */
2527       if (!count && bb == EXIT_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))
2528         bb->count = bb->frequency = 0;
2529     }
2530
2531   BLOCK_INFO (head)->frequency = 1;
2532   last = head;
2533   for (bb = head; bb; bb = nextbb)
2534     {
2535       edge_iterator ei;
2536       sreal cyclic_probability = 0;
2537       sreal frequency = 0;
2538
2539       nextbb = BLOCK_INFO (bb)->next;
2540       BLOCK_INFO (bb)->next = NULL;
2541
2542       /* Compute frequency of basic block.  */
2543       if (bb != head)
2544         {
2545           if (flag_checking)
2546             FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2547               gcc_assert (!bitmap_bit_p (tovisit, e->src->index)
2548                           || (e->flags & EDGE_DFS_BACK));
2549
2550           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->preds)
2551             if (EDGE_INFO (e)->back_edge)
2552               {
2553                 cyclic_probability += EDGE_INFO (e)->back_edge_prob;
2554               }
2555             else if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK))
2556               {
2557                 /*  frequency += (e->probability
2558                                   * BLOCK_INFO (e->src)->frequency /
2559                                   REG_BR_PROB_BASE);  */
2560
2561                 sreal tmp = e->probability;
2562                 tmp *= BLOCK_INFO (e->src)->frequency;
2563                 tmp *= real_inv_br_prob_base;
2564                 frequency += tmp;
2565               }
2566
2567           if (cyclic_probability == 0)
2568             {
2569               BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency;
2570             }
2571           else
2572             {
2573               if (cyclic_probability > real_almost_one)
2574                 cyclic_probability = real_almost_one;
2575
2576               /* BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency
2577                                               / (1 - cyclic_probability) */
2578
2579               cyclic_probability = sreal (1) - cyclic_probability;
2580               BLOCK_INFO (bb)->frequency = frequency / cyclic_probability;
2581             }
2582         }
2583
2584       bitmap_clear_bit (tovisit, bb->index);
2585
2586       e = find_edge (bb, head);
2587       if (e)
2588         {
2589           /* EDGE_INFO (e)->back_edge_prob
2590              = ((e->probability * BLOCK_INFO (bb)->frequency)
2591              / REG_BR_PROB_BASE); */
2592
2593           sreal tmp = e->probability;
2594           tmp *= BLOCK_INFO (bb)->frequency;
2595           EDGE_INFO (e)->back_edge_prob = tmp * real_inv_br_prob_base;
2596         }
2597
2598       /* Propagate to successor blocks.  */
2599       FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2600         if (!(e->flags & EDGE_DFS_BACK)
2601             && BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2602           {
2603             BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors--;
2604             if (!BLOCK_INFO (e->dest)->npredecessors)
2605               {
2606                 if (!nextbb)
2607                   nextbb = e->dest;
2608                 else
2609                   BLOCK_INFO (last)->next = e->dest;
2610
2611                 last = e->dest;
2612               }
2613           }
2614     }
2615 }
2616
2617 /* Estimate frequencies in loops at same nest level.  */
2618
2619 static void
2620 estimate_loops_at_level (struct loop *first_loop)
2621 {
2622   struct loop *loop;
2623
2624   for (loop = first_loop; loop; loop = loop->next)
2625     {
2626       edge e;
2627       basic_block *bbs;
2628       unsigned i;
2629       bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2630
2631       estimate_loops_at_level (loop->inner);
2632
2633       /* Find current loop back edge and mark it.  */
2634       e = loop_latch_edge (loop);
2635       EDGE_INFO (e)->back_edge = 1;
2636
2637       bbs = get_loop_body (loop);
2638       for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
2639         bitmap_set_bit (tovisit, bbs[i]->index);
2640       free (bbs);
2641       propagate_freq (loop->header, tovisit);
2642       BITMAP_FREE (tovisit);
2643     }
2644 }
2645
2646 /* Propagates frequencies through structure of loops.  */
2647
2648 static void
2649 estimate_loops (void)
2650 {
2651   bitmap tovisit = BITMAP_ALLOC (NULL);
2652   basic_block bb;
2653
2654   /* Start by estimating the frequencies in the loops.  */
2655   if (number_of_loops (cfun) > 1)
2656     estimate_loops_at_level (current_loops->tree_root->inner);
2657
2658   /* Now propagate the frequencies through all the blocks.  */
2659   FOR_ALL_BB_FN (bb, cfun)
2660     {
2661       bitmap_set_bit (tovisit, bb->index);
2662     }
2663   propagate_freq (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), tovisit);
2664   BITMAP_FREE (tovisit);
2665 }
2666
2667 /* Drop the profile for NODE to guessed, and update its frequency based on
2668    whether it is expected to be hot given the CALL_COUNT.  */
2669
2670 static void
2671 drop_profile (struct cgraph_node *node, gcov_type call_count)
2672 {
2673   struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl);
2674   /* In the case where this was called by another function with a
2675      dropped profile, call_count will be 0. Since there are no
2676      non-zero call counts to this function, we don't know for sure
2677      whether it is hot, and therefore it will be marked normal below.  */
2678   bool hot = maybe_hot_count_p (NULL, call_count);
2679
2680   if (dump_file)
2681     fprintf (dump_file,
2682              "Dropping 0 profile for %s/%i. %s based on calls.\n",
2683              node->name (), node->order,
2684              hot ? "Function is hot" : "Function is normal");
2685   /* We only expect to miss profiles for functions that are reached
2686      via non-zero call edges in cases where the function may have
2687      been linked from another module or library (COMDATs and extern
2688      templates). See the comments below for handle_missing_profiles.
2689      Also, only warn in cases where the missing counts exceed the
2690      number of training runs. In certain cases with an execv followed
2691      by a no-return call the profile for the no-return call is not
2692      dumped and there can be a mismatch.  */
2693   if (!DECL_COMDAT (node->decl) && !DECL_EXTERNAL (node->decl)
2694       && call_count > profile_info->runs)
2695     {
2696       if (flag_profile_correction)
2697         {
2698           if (dump_file)
2699             fprintf (dump_file,
2700                      "Missing counts for called function %s/%i\n",
2701                      node->name (), node->order);
2702         }
2703       else
2704         warning (0, "Missing counts for called function %s/%i",
2705                  node->name (), node->order);
2706     }
2707
2708   profile_status_for_fn (fn)
2709       = (flag_guess_branch_prob ? PROFILE_GUESSED : PROFILE_ABSENT);
2710   node->frequency
2711       = hot ? NODE_FREQUENCY_HOT : NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2712 }
2713
2714 /* In the case of COMDAT routines, multiple object files will contain the same
2715    function and the linker will select one for the binary. In that case
2716    all the other copies from the profile instrument binary will be missing
2717    profile counts. Look for cases where this happened, due to non-zero
2718    call counts going to 0-count functions, and drop the profile to guessed
2719    so that we can use the estimated probabilities and avoid optimizing only
2720    for size.
2721    
2722    The other case where the profile may be missing is when the routine
2723    is not going to be emitted to the object file, e.g. for "extern template"
2724    class methods. Those will be marked DECL_EXTERNAL. Emit a warning in
2725    all other cases of non-zero calls to 0-count functions.  */
2726
2727 void
2728 handle_missing_profiles (void)
2729 {
2730   struct cgraph_node *node;
2731   int unlikely_count_fraction = PARAM_VALUE (UNLIKELY_BB_COUNT_FRACTION);
2732   vec<struct cgraph_node *> worklist;
2733   worklist.create (64);
2734
2735   /* See if 0 count function has non-0 count callers.  In this case we
2736      lost some profile.  Drop its function profile to PROFILE_GUESSED.  */
2737   FOR_EACH_DEFINED_FUNCTION (node)
2738     {
2739       struct cgraph_edge *e;
2740       gcov_type call_count = 0;
2741       gcov_type max_tp_first_run = 0;
2742       struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (node->decl);
2743
2744       if (node->count)
2745         continue;
2746       for (e = node->callers; e; e = e->next_caller)
2747       {
2748         call_count += e->count;
2749
2750         if (e->caller->tp_first_run > max_tp_first_run)
2751           max_tp_first_run = e->caller->tp_first_run;
2752       }
2753
2754       /* If time profile is missing, let assign the maximum that comes from
2755          caller functions.  */
2756       if (!node->tp_first_run && max_tp_first_run)
2757         node->tp_first_run = max_tp_first_run + 1;
2758
2759       if (call_count
2760           && fn && fn->cfg
2761           && (call_count * unlikely_count_fraction >= profile_info->runs))
2762         {
2763           drop_profile (node, call_count);
2764           worklist.safe_push (node);
2765         }
2766     }
2767
2768   /* Propagate the profile dropping to other 0-count COMDATs that are
2769      potentially called by COMDATs we already dropped the profile on.  */
2770   while (worklist.length () > 0)
2771     {
2772       struct cgraph_edge *e;
2773
2774       node = worklist.pop ();
2775       for (e = node->callees; e; e = e->next_caller)
2776         {
2777           struct cgraph_node *callee = e->callee;
2778           struct function *fn = DECL_STRUCT_FUNCTION (callee->decl);
2779
2780           if (callee->count > 0)
2781             continue;
2782           if (DECL_COMDAT (callee->decl) && fn && fn->cfg
2783               && profile_status_for_fn (fn) == PROFILE_READ)
2784             {
2785               drop_profile (node, 0);
2786               worklist.safe_push (callee);
2787             }
2788         }
2789     }
2790   worklist.release ();
2791 }
2792
2793 /* Convert counts measured by profile driven feedback to frequencies.
2794    Return nonzero iff there was any nonzero execution count.  */
2795
2796 int
2797 counts_to_freqs (void)
2798 {
2799   gcov_type count_max, true_count_max = 0;
2800   basic_block bb;
2801
2802   /* Don't overwrite the estimated frequencies when the profile for
2803      the function is missing.  We may drop this function PROFILE_GUESSED
2804      later in drop_profile ().  */
2805   if (!flag_auto_profile && !ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->count)
2806     return 0;
2807
2808   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2809     true_count_max = MAX (bb->count, true_count_max);
2810
2811   count_max = MAX (true_count_max, 1);
2812   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2813     bb->frequency = (bb->count * BB_FREQ_MAX + count_max / 2) / count_max;
2814
2815   return true_count_max;
2816 }
2817
2818 /* Return true if function is likely to be expensive, so there is no point to
2819    optimize performance of prologue, epilogue or do inlining at the expense
2820    of code size growth.  THRESHOLD is the limit of number of instructions
2821    function can execute at average to be still considered not expensive.  */
2822
2823 bool
2824 expensive_function_p (int threshold)
2825 {
2826   unsigned int sum = 0;
2827   basic_block bb;
2828   unsigned int limit;
2829
2830   /* We can not compute accurately for large thresholds due to scaled
2831      frequencies.  */
2832   gcc_assert (threshold <= BB_FREQ_MAX);
2833
2834   /* Frequencies are out of range.  This either means that function contains
2835      internal loop executing more than BB_FREQ_MAX times or profile feedback
2836      is available and function has not been executed at all.  */
2837   if (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->frequency == 0)
2838     return true;
2839
2840   /* Maximally BB_FREQ_MAX^2 so overflow won't happen.  */
2841   limit = ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun)->frequency * threshold;
2842   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2843     {
2844       rtx_insn *insn;
2845
2846       FOR_BB_INSNS (bb, insn)
2847         if (active_insn_p (insn))
2848           {
2849             sum += bb->frequency;
2850             if (sum > limit)
2851               return true;
2852         }
2853     }
2854
2855   return false;
2856 }
2857
2858 /* Estimate and propagate basic block frequencies using the given branch
2859    probabilities.  If FORCE is true, the frequencies are used to estimate
2860    the counts even when there are already non-zero profile counts.  */
2861
2862 void
2863 estimate_bb_frequencies (bool force)
2864 {
2865   basic_block bb;
2866   sreal freq_max;
2867
2868   if (force || profile_status_for_fn (cfun) != PROFILE_READ || !counts_to_freqs ())
2869     {
2870       static int real_values_initialized = 0;
2871
2872       if (!real_values_initialized)
2873         {
2874           real_values_initialized = 1;
2875           real_br_prob_base = REG_BR_PROB_BASE;
2876           real_bb_freq_max = BB_FREQ_MAX;
2877           real_one_half = sreal (1, -1);
2878           real_inv_br_prob_base = sreal (1) / real_br_prob_base;
2879           real_almost_one = sreal (1) - real_inv_br_prob_base;
2880         }
2881
2882       mark_dfs_back_edges ();
2883
2884       single_succ_edge (ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun))->probability =
2885          REG_BR_PROB_BASE;
2886
2887       /* Set up block info for each basic block.  */
2888       alloc_aux_for_blocks (sizeof (block_info));
2889       alloc_aux_for_edges (sizeof (edge_prob_info));
2890       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2891         {
2892           edge e;
2893           edge_iterator ei;
2894
2895           FOR_EACH_EDGE (e, ei, bb->succs)
2896             {
2897               EDGE_INFO (e)->back_edge_prob = e->probability;
2898               EDGE_INFO (e)->back_edge_prob *= real_inv_br_prob_base;
2899             }
2900         }
2901
2902       /* First compute frequencies locally for each loop from innermost
2903          to outermost to examine frequencies for back edges.  */
2904       estimate_loops ();
2905
2906       freq_max = 0;
2907       FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2908         if (freq_max < BLOCK_INFO (bb)->frequency)
2909           freq_max = BLOCK_INFO (bb)->frequency;
2910
2911       freq_max = real_bb_freq_max / freq_max;
2912       FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
2913         {
2914           sreal tmp = BLOCK_INFO (bb)->frequency * freq_max + real_one_half;
2915           bb->frequency = tmp.to_int ();
2916         }
2917
2918       free_aux_for_blocks ();
2919       free_aux_for_edges ();
2920     }
2921   compute_function_frequency ();
2922 }
2923
2924 /* Decide whether function is hot, cold or unlikely executed.  */
2925 void
2926 compute_function_frequency (void)
2927 {
2928   basic_block bb;
2929   struct cgraph_node *node = cgraph_node::get (current_function_decl);
2930
2931   if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2932       || MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2933     node->only_called_at_startup = true;
2934   if (DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2935     node->only_called_at_exit = true;
2936
2937   if (profile_status_for_fn (cfun) != PROFILE_READ)
2938     {
2939       int flags = flags_from_decl_or_type (current_function_decl);
2940       if (lookup_attribute ("cold", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2941           != NULL)
2942         node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2943       else if (lookup_attribute ("hot", DECL_ATTRIBUTES (current_function_decl))
2944                != NULL)
2945         node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2946       else if (flags & ECF_NORETURN)
2947         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2948       else if (MAIN_NAME_P (DECL_NAME (current_function_decl)))
2949         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2950       else if (DECL_STATIC_CONSTRUCTOR (current_function_decl)
2951                || DECL_STATIC_DESTRUCTOR (current_function_decl))
2952         node->frequency = NODE_FREQUENCY_EXECUTED_ONCE;
2953       return;
2954     }
2955
2956   /* Only first time try to drop function into unlikely executed.
2957      After inlining the roundoff errors may confuse us.
2958      Ipa-profile pass will drop functions only called from unlikely
2959      functions to unlikely and that is most of what we care about.  */
2960   if (!cfun->after_inlining)
2961     node->frequency = NODE_FREQUENCY_UNLIKELY_EXECUTED;
2962   FOR_EACH_BB_FN (bb, cfun)
2963     {
2964       if (maybe_hot_bb_p (cfun, bb))
2965         {
2966           node->frequency = NODE_FREQUENCY_HOT;
2967           return;
2968         }
2969       if (!probably_never_executed_bb_p (cfun, bb))
2970         node->frequency = NODE_FREQUENCY_NORMAL;
2971     }
2972 }
2973
2974 /* Build PREDICT_EXPR.  */
2975 tree
2976 build_predict_expr (enum br_predictor predictor, enum prediction taken)
2977 {
2978   tree t = build1 (PREDICT_EXPR, void_type_node,
2979                    build_int_cst (integer_type_node, predictor));
2980   SET_PREDICT_EXPR_OUTCOME (t, taken);
2981   return t;
2982 }
2983
2984 const char *
2985 predictor_name (enum br_predictor predictor)
2986 {
2987   return predictor_info[predictor].name;
2988 }
2989
2990 /* Predict branch probabilities and estimate profile of the tree CFG. */
2991
2992 namespace {
2993
2994 const pass_data pass_data_profile =
2995 {
2996   GIMPLE_PASS, /* type */
2997   "profile_estimate", /* name */
2998   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
2999   TV_BRANCH_PROB, /* tv_id */
3000   PROP_cfg, /* properties_required */
3001   0, /* properties_provided */
3002   0, /* properties_destroyed */
3003   0, /* todo_flags_start */
3004   0, /* todo_flags_finish */
3005 };
3006
3007 class pass_profile : public gimple_opt_pass
3008 {
3009 public:
3010   pass_profile (gcc::context *ctxt)
3011     : gimple_opt_pass (pass_data_profile, ctxt)
3012   {}
3013
3014   /* opt_pass methods: */
3015   virtual bool gate (function *) { return flag_guess_branch_prob; }
3016   virtual unsigned int execute (function *);
3017
3018 }; // class pass_profile
3019
3020 unsigned int
3021 pass_profile::execute (function *fun)
3022 {
3023   unsigned nb_loops;
3024
3025   if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_GUESSED)
3026     return 0;
3027
3028   loop_optimizer_init (LOOPS_NORMAL);
3029   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3030     flow_loops_dump (dump_file, NULL, 0);
3031
3032   mark_irreducible_loops ();
3033
3034   nb_loops = number_of_loops (fun);
3035   if (nb_loops > 1)
3036     scev_initialize ();
3037
3038   tree_estimate_probability ();
3039
3040   if (nb_loops > 1)
3041     scev_finalize ();
3042
3043   loop_optimizer_finalize ();
3044   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
3045     gimple_dump_cfg (dump_file, dump_flags);
3046  if (profile_status_for_fn (fun) == PROFILE_ABSENT)
3047     profile_status_for_fn (fun) = PROFILE_GUESSED;
3048   return 0;
3049 }
3050
3051 } // anon namespace
3052
3053 gimple_opt_pass *
3054 make_pass_profile (gcc::context *ctxt)
3055 {
3056   return new pass_profile (ctxt);
3057 }
3058
3059 namespace {
3060
3061 const pass_data pass_data_strip_predict_hints =
3062 {
3063   GIMPLE_PASS, /* type */
3064   "*strip_predict_hints", /* name */
3065   OPTGROUP_NONE, /* optinfo_flags */
3066   TV_BRANCH_PROB, /* tv_id */
3067   PROP_cfg, /* properties_required */
3068   0, /* properties_provided */
3069   0, /* properties_destroyed */
3070   0, /* todo_flags_start */
3071   0, /* todo_flags_finish */
3072 };
3073
3074 class pass_strip_predict_hints : public gimple_opt_pass
3075 {
3076 public:
3077   pass_strip_predict_hints (gcc::context *ctxt)
3078     : gimple_opt_pass (pass_data_strip_predict_hints, ctxt)
3079   {}
3080
3081   /* opt_pass methods: */
3082   opt_pass * clone () { return new pass_strip_predict_hints (m_ctxt); }
3083   virtual unsigned int execute (function *);
3084
3085 }; // class pass_strip_predict_hints
3086
3087 /* Get rid of all builtin_expect calls and GIMPLE_PREDICT statements
3088    we no longer need.  */
3089 unsigned int
3090 pass_strip_predict_hints::execute (function *fun)
3091 {
3092   basic_block bb;
3093   gimple *ass_stmt;
3094   tree var;
3095
3096   FOR_EACH_BB_FN (bb, fun)
3097     {
3098       gimple_stmt_iterator bi;
3099       for (bi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bi);)
3100         {
3101           gimple *stmt = gsi_stmt (bi);
3102
3103           if (gimple_code (stmt) == GIMPLE_PREDICT)
3104             {
3105               gsi_remove (&bi, true);
3106               continue;
3107             }
3108           else if (is_gimple_call (stmt))
3109             {
3110               tree fndecl = gimple_call_fndecl (stmt);
3111
3112               if ((fndecl
3113                    && DECL_BUILT_IN_CLASS (fndecl) == BUILT_IN_NORMAL
3114                    && DECL_FUNCTION_CODE (fndecl) == BUILT_IN_EXPECT
3115                    && gimple_call_num_args (stmt) == 2)
3116                   || (gimple_call_internal_p (stmt)
3117                       && gimple_call_internal_fn (stmt) == IFN_BUILTIN_EXPECT))
3118                 {
3119                   var = gimple_call_lhs (stmt);
3120                   if (var)
3121                     {
3122                       ass_stmt
3123                         = gimple_build_assign (var, gimple_call_arg (stmt, 0));
3124                       gsi_replace (&bi, ass_stmt, true);
3125                     }
3126                   else
3127                     {
3128                       gsi_remove (&bi, true);
3129                       continue;
3130                     }
3131                 }
3132             }
3133           gsi_next (&bi);
3134         }
3135     }
3136   return 0;
3137 }
3138
3139 } // anon namespace
3140
3141 gimple_opt_pass *
3142 make_pass_strip_predict_hints (gcc::context *ctxt)
3143 {
3144   return new pass_strip_predict_hints (ctxt);
3145 }
3146
3147 /* Rebuild function frequencies.  Passes are in general expected to
3148    maintain profile by hand, however in some cases this is not possible:
3149    for example when inlining several functions with loops freuqencies might run
3150    out of scale and thus needs to be recomputed.  */
3151
3152 void
3153 rebuild_frequencies (void)
3154 {
3155   timevar_push (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
3156
3157   /* When the max bb count in the function is small, there is a higher
3158      chance that there were truncation errors in the integer scaling
3159      of counts by inlining and other optimizations. This could lead
3160      to incorrect classification of code as being cold when it isn't.
3161      In that case, force the estimation of bb counts/frequencies from the
3162      branch probabilities, rather than computing frequencies from counts,
3163      which may also lead to frequencies incorrectly reduced to 0. There
3164      is less precision in the probabilities, so we only do this for small
3165      max counts.  */
3166   gcov_type count_max = 0;
3167   basic_block bb;
3168   FOR_BB_BETWEEN (bb, ENTRY_BLOCK_PTR_FOR_FN (cfun), NULL, next_bb)
3169     count_max = MAX (bb->count, count_max);
3170
3171   if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_GUESSED
3172       || (!flag_auto_profile && profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_READ
3173           && count_max < REG_BR_PROB_BASE/10))
3174     {
3175       loop_optimizer_init (0);
3176       add_noreturn_fake_exit_edges ();
3177       mark_irreducible_loops ();
3178       connect_infinite_loops_to_exit ();
3179       estimate_bb_frequencies (true);
3180       remove_fake_exit_edges ();
3181       loop_optimizer_finalize ();
3182     }
3183   else if (profile_status_for_fn (cfun) == PROFILE_READ)
3184     counts_to_freqs ();
3185   else
3186     gcc_unreachable ();
3187   timevar_pop (TV_REBUILD_FREQUENCIES);
3188 }