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clarify comment
[opencl/llvm.git] / lib / CodeGen / MachineBlockPlacement.cpp
1 //===-- MachineBlockPlacement.cpp - Basic Block Code Layout optimization --===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements basic block placement transformations using the CFG
11 // structure and branch probability estimates.
12 //
13 // The pass strives to preserve the structure of the CFG (that is, retain
14 // a topological ordering of basic blocks) in the absence of a *strong* signal
15 // to the contrary from probabilities. However, within the CFG structure, it
16 // attempts to choose an ordering which favors placing more likely sequences of
17 // blocks adjacent to each other.
18 //
19 // The algorithm works from the inner-most loop within a function outward, and
20 // at each stage walks through the basic blocks, trying to coalesce them into
21 // sequential chains where allowed by the CFG (or demanded by heavy
22 // probabilities). Finally, it walks the blocks in topological order, and the
23 // first time it reaches a chain of basic blocks, it schedules them in the
24 // function in-order.
25 //
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
28 #define DEBUG_TYPE "block-placement2"
29 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
30 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineBranchProbabilityInfo.h"
37 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
38 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
39 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
40 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
41 #include "llvm/Support/Allocator.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
45 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
46 #include <algorithm>
47 using namespace llvm;
49 STATISTIC(NumCondBranches, "Number of conditional branches");
50 STATISTIC(NumUncondBranches, "Number of uncondittional branches");
51 STATISTIC(CondBranchTakenFreq,
52           "Potential frequency of taking conditional branches");
53 STATISTIC(UncondBranchTakenFreq,
54           "Potential frequency of taking unconditional branches");
56 static cl::opt<unsigned> AlignAllBlock("align-all-blocks",
57                                        cl::desc("Force the alignment of all "
58                                                 "blocks in the function."),
59                                        cl::init(0), cl::Hidden);
61 // FIXME: Find a good default for this flag and remove the flag.
62 static cl::opt<unsigned>
63 ExitBlockBias("block-placement-exit-block-bias",
64               cl::desc("Block frequency percentage a loop exit block needs "
65                        "over the original exit to be considered the new exit."),
66               cl::init(0), cl::Hidden);
68 namespace {
69 class BlockChain;
70 /// \brief Type for our function-wide basic block -> block chain mapping.
71 typedef DenseMap<MachineBasicBlock *, BlockChain *> BlockToChainMapType;
72 }
74 namespace {
75 /// \brief A chain of blocks which will be laid out contiguously.
76 ///
77 /// This is the datastructure representing a chain of consecutive blocks that
78 /// are profitable to layout together in order to maximize fallthrough
79 /// probabilities and code locality. We also can use a block chain to represent
80 /// a sequence of basic blocks which have some external (correctness)
81 /// requirement for sequential layout.
82 ///
83 /// Chains can be built around a single basic block and can be merged to grow
84 /// them. They participate in a block-to-chain mapping, which is updated
85 /// automatically as chains are merged together.
86 class BlockChain {
87   /// \brief The sequence of blocks belonging to this chain.
88   ///
89   /// This is the sequence of blocks for a particular chain. These will be laid
90   /// out in-order within the function.
91   SmallVector<MachineBasicBlock *, 4> Blocks;
93   /// \brief A handle to the function-wide basic block to block chain mapping.
94   ///
95   /// This is retained in each block chain to simplify the computation of child
96   /// block chains for SCC-formation and iteration. We store the edges to child
97   /// basic blocks, and map them back to their associated chains using this
98   /// structure.
99   BlockToChainMapType &BlockToChain;
101 public:
102   /// \brief Construct a new BlockChain.
103   ///
104   /// This builds a new block chain representing a single basic block in the
105   /// function. It also registers itself as the chain that block participates
106   /// in with the BlockToChain mapping.
107   BlockChain(BlockToChainMapType &BlockToChain, MachineBasicBlock *BB)
108     : Blocks(1, BB), BlockToChain(BlockToChain), LoopPredecessors(0) {
109     assert(BB && "Cannot create a chain with a null basic block");
110     BlockToChain[BB] = this;
111   }
113   /// \brief Iterator over blocks within the chain.
114   typedef SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *>::iterator iterator;
116   /// \brief Beginning of blocks within the chain.
117   iterator begin() { return Blocks.begin(); }
119   /// \brief End of blocks within the chain.
120   iterator end() { return Blocks.end(); }
122   /// \brief Merge a block chain into this one.
123   ///
124   /// This routine merges a block chain into this one. It takes care of forming
125   /// a contiguous sequence of basic blocks, updating the edge list, and
126   /// updating the block -> chain mapping. It does not free or tear down the
127   /// old chain, but the old chain's block list is no longer valid.
128   void merge(MachineBasicBlock *BB, BlockChain *Chain) {
129     assert(BB);
130     assert(!Blocks.empty());
132     // Fast path in case we don't have a chain already.
133     if (!Chain) {
134       assert(!BlockToChain[BB]);
135       Blocks.push_back(BB);
136       BlockToChain[BB] = this;
137       return;
138     }
140     assert(BB == *Chain->begin());
141     assert(Chain->begin() != Chain->end());
143     // Update the incoming blocks to point to this chain, and add them to the
144     // chain structure.
145     for (BlockChain::iterator BI = Chain->begin(), BE = Chain->end();
146          BI != BE; ++BI) {
147       Blocks.push_back(*BI);
148       assert(BlockToChain[*BI] == Chain && "Incoming blocks not in chain");
149       BlockToChain[*BI] = this;
150     }
151   }
153 #ifndef NDEBUG
154   /// \brief Dump the blocks in this chain.
155   LLVM_DUMP_METHOD void dump() {
156     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
157       (*I)->dump();
158   }
159 #endif // NDEBUG
161   /// \brief Count of predecessors within the loop currently being processed.
162   ///
163   /// This count is updated at each loop we process to represent the number of
164   /// in-loop predecessors of this chain.
165   unsigned LoopPredecessors;
166 };
169 namespace {
170 class MachineBlockPlacement : public MachineFunctionPass {
171   /// \brief A typedef for a block filter set.
172   typedef SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 16> BlockFilterSet;
174   /// \brief A handle to the branch probability pass.
175   const MachineBranchProbabilityInfo *MBPI;
177   /// \brief A handle to the function-wide block frequency pass.
178   const MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
180   /// \brief A handle to the loop info.
181   const MachineLoopInfo *MLI;
183   /// \brief A handle to the target's instruction info.
184   const TargetInstrInfo *TII;
186   /// \brief A handle to the target's lowering info.
187   const TargetLoweringBase *TLI;
189   /// \brief Allocator and owner of BlockChain structures.
190   ///
191   /// We build BlockChains lazily while processing the loop structure of
192   /// a function. To reduce malloc traffic, we allocate them using this
193   /// slab-like allocator, and destroy them after the pass completes. An
194   /// important guarantee is that this allocator produces stable pointers to
195   /// the chains.
196   SpecificBumpPtrAllocator<BlockChain> ChainAllocator;
198   /// \brief Function wide BasicBlock to BlockChain mapping.
199   ///
200   /// This mapping allows efficiently moving from any given basic block to the
201   /// BlockChain it participates in, if any. We use it to, among other things,
202   /// allow implicitly defining edges between chains as the existing edges
203   /// between basic blocks.
204   DenseMap<MachineBasicBlock *, BlockChain *> BlockToChain;
206   void markChainSuccessors(BlockChain &Chain,
207                            MachineBasicBlock *LoopHeaderBB,
208                            SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &BlockWorkList,
209                            const BlockFilterSet *BlockFilter = 0);
210   MachineBasicBlock *selectBestSuccessor(MachineBasicBlock *BB,
211                                          BlockChain &Chain,
212                                          const BlockFilterSet *BlockFilter);
213   MachineBasicBlock *selectBestCandidateBlock(
214       BlockChain &Chain, SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &WorkList,
215       const BlockFilterSet *BlockFilter);
216   MachineBasicBlock *getFirstUnplacedBlock(
217       MachineFunction &F,
218       const BlockChain &PlacedChain,
219       MachineFunction::iterator &PrevUnplacedBlockIt,
220       const BlockFilterSet *BlockFilter);
221   void buildChain(MachineBasicBlock *BB, BlockChain &Chain,
222                   SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &BlockWorkList,
223                   const BlockFilterSet *BlockFilter = 0);
224   MachineBasicBlock *findBestLoopTop(MachineLoop &L,
225                                      const BlockFilterSet &LoopBlockSet);
226   MachineBasicBlock *findBestLoopExit(MachineFunction &F,
227                                       MachineLoop &L,
228                                       const BlockFilterSet &LoopBlockSet);
229   void buildLoopChains(MachineFunction &F, MachineLoop &L);
230   void rotateLoop(BlockChain &LoopChain, MachineBasicBlock *ExitingBB,
231                   const BlockFilterSet &LoopBlockSet);
232   void buildCFGChains(MachineFunction &F);
234 public:
235   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
236   MachineBlockPlacement() : MachineFunctionPass(ID) {
237     initializeMachineBlockPlacementPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
238   }
240   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &F) override;
242   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
243     AU.addRequired<MachineBranchProbabilityInfo>();
244     AU.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
245     AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
246     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
247   }
248 };
251 char MachineBlockPlacement::ID = 0;
252 char &llvm::MachineBlockPlacementID = MachineBlockPlacement::ID;
253 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineBlockPlacement, "block-placement2",
254                       "Branch Probability Basic Block Placement", false, false)
255 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBranchProbabilityInfo)
256 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBlockFrequencyInfo)
257 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
258 INITIALIZE_PASS_END(MachineBlockPlacement, "block-placement2",
259                     "Branch Probability Basic Block Placement", false, false)
261 #ifndef NDEBUG
262 /// \brief Helper to print the name of a MBB.
263 ///
264 /// Only used by debug logging.
265 static std::string getBlockName(MachineBasicBlock *BB) {
266   std::string Result;
267   raw_string_ostream OS(Result);
268   OS << "BB#" << BB->getNumber()
269      << " (derived from LLVM BB '" << BB->getName() << "')";
270   OS.flush();
271   return Result;
274 /// \brief Helper to print the number of a MBB.
275 ///
276 /// Only used by debug logging.
277 static std::string getBlockNum(MachineBasicBlock *BB) {
278   std::string Result;
279   raw_string_ostream OS(Result);
280   OS << "BB#" << BB->getNumber();
281   OS.flush();
282   return Result;
284 #endif
286 /// \brief Mark a chain's successors as having one fewer preds.
287 ///
288 /// When a chain is being merged into the "placed" chain, this routine will
289 /// quickly walk the successors of each block in the chain and mark them as
290 /// having one fewer active predecessor. It also adds any successors of this
291 /// chain which reach the zero-predecessor state to the worklist passed in.
292 void MachineBlockPlacement::markChainSuccessors(
293     BlockChain &Chain,
294     MachineBasicBlock *LoopHeaderBB,
295     SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &BlockWorkList,
296     const BlockFilterSet *BlockFilter) {
297   // Walk all the blocks in this chain, marking their successors as having
298   // a predecessor placed.
299   for (BlockChain::iterator CBI = Chain.begin(), CBE = Chain.end();
300        CBI != CBE; ++CBI) {
301     // Add any successors for which this is the only un-placed in-loop
302     // predecessor to the worklist as a viable candidate for CFG-neutral
303     // placement. No subsequent placement of this block will violate the CFG
304     // shape, so we get to use heuristics to choose a favorable placement.
305     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = (*CBI)->succ_begin(),
306                                           SE = (*CBI)->succ_end();
307          SI != SE; ++SI) {
308       if (BlockFilter && !BlockFilter->count(*SI))
309         continue;
310       BlockChain &SuccChain = *BlockToChain[*SI];
311       // Disregard edges within a fixed chain, or edges to the loop header.
312       if (&Chain == &SuccChain || *SI == LoopHeaderBB)
313         continue;
315       // This is a cross-chain edge that is within the loop, so decrement the
316       // loop predecessor count of the destination chain.
317       if (SuccChain.LoopPredecessors > 0 && --SuccChain.LoopPredecessors == 0)
318         BlockWorkList.push_back(*SuccChain.begin());
319     }
320   }
323 /// \brief Select the best successor for a block.
324 ///
325 /// This looks across all successors of a particular block and attempts to
326 /// select the "best" one to be the layout successor. It only considers direct
327 /// successors which also pass the block filter. It will attempt to avoid
328 /// breaking CFG structure, but cave and break such structures in the case of
329 /// very hot successor edges.
330 ///
331 /// \returns The best successor block found, or null if none are viable.
332 MachineBasicBlock *MachineBlockPlacement::selectBestSuccessor(
333     MachineBasicBlock *BB, BlockChain &Chain,
334     const BlockFilterSet *BlockFilter) {
335   const BranchProbability HotProb(4, 5); // 80%
337   MachineBasicBlock *BestSucc = 0;
338   // FIXME: Due to the performance of the probability and weight routines in
339   // the MBPI analysis, we manually compute probabilities using the edge
340   // weights. This is suboptimal as it means that the somewhat subtle
341   // definition of edge weight semantics is encoded here as well. We should
342   // improve the MBPI interface to efficiently support query patterns such as
343   // this.
344   uint32_t BestWeight = 0;
345   uint32_t WeightScale = 0;
346   uint32_t SumWeight = MBPI->getSumForBlock(BB, WeightScale);
347   DEBUG(dbgs() << "Attempting merge from: " << getBlockName(BB) << "\n");
348   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
349                                         SE = BB->succ_end();
350        SI != SE; ++SI) {
351     if (BlockFilter && !BlockFilter->count(*SI))
352       continue;
353     BlockChain &SuccChain = *BlockToChain[*SI];
354     if (&SuccChain == &Chain) {
355       DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*SI) << " -> Already merged!\n");
356       continue;
357     }
358     if (*SI != *SuccChain.begin()) {
359       DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*SI) << " -> Mid chain!\n");
360       continue;
361     }
363     uint32_t SuccWeight = MBPI->getEdgeWeight(BB, *SI);
364     BranchProbability SuccProb(SuccWeight / WeightScale, SumWeight);
366     // Only consider successors which are either "hot", or wouldn't violate
367     // any CFG constraints.
368     if (SuccChain.LoopPredecessors != 0) {
369       if (SuccProb < HotProb) {
370         DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*SI) << " -> " << SuccProb
371                      << " (prob) (CFG conflict)\n");
372         continue;
373       }
375       // Make sure that a hot successor doesn't have a globally more important
376       // predecessor.
377       BlockFrequency CandidateEdgeFreq
378         = MBFI->getBlockFreq(BB) * SuccProb * HotProb.getCompl();
379       bool BadCFGConflict = false;
380       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = (*SI)->pred_begin(),
381                                             PE = (*SI)->pred_end();
382            PI != PE; ++PI) {
383         if (*PI == *SI || (BlockFilter && !BlockFilter->count(*PI)) ||
384             BlockToChain[*PI] == &Chain)
385           continue;
386         BlockFrequency PredEdgeFreq
387           = MBFI->getBlockFreq(*PI) * MBPI->getEdgeProbability(*PI, *SI);
388         if (PredEdgeFreq >= CandidateEdgeFreq) {
389           BadCFGConflict = true;
390           break;
391         }
392       }
393       if (BadCFGConflict) {
394         DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*SI) << " -> " << SuccProb
395                      << " (prob) (non-cold CFG conflict)\n");
396         continue;
397       }
398     }
400     DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*SI) << " -> " << SuccProb
401                  << " (prob)"
402                  << (SuccChain.LoopPredecessors != 0 ? " (CFG break)" : "")
403                  << "\n");
404     if (BestSucc && BestWeight >= SuccWeight)
405       continue;
406     BestSucc = *SI;
407     BestWeight = SuccWeight;
408   }
409   return BestSucc;
412 /// \brief Select the best block from a worklist.
413 ///
414 /// This looks through the provided worklist as a list of candidate basic
415 /// blocks and select the most profitable one to place. The definition of
416 /// profitable only really makes sense in the context of a loop. This returns
417 /// the most frequently visited block in the worklist, which in the case of
418 /// a loop, is the one most desirable to be physically close to the rest of the
419 /// loop body in order to improve icache behavior.
420 ///
421 /// \returns The best block found, or null if none are viable.
422 MachineBasicBlock *MachineBlockPlacement::selectBestCandidateBlock(
423     BlockChain &Chain, SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &WorkList,
424     const BlockFilterSet *BlockFilter) {
425   // Once we need to walk the worklist looking for a candidate, cleanup the
426   // worklist of already placed entries.
427   // FIXME: If this shows up on profiles, it could be folded (at the cost of
428   // some code complexity) into the loop below.
429   WorkList.erase(std::remove_if(WorkList.begin(), WorkList.end(),
430                                 [&](MachineBasicBlock *BB) {
431                    return BlockToChain.lookup(BB) == &Chain;
432                  }),
433                  WorkList.end());
435   MachineBasicBlock *BestBlock = 0;
436   BlockFrequency BestFreq;
437   for (SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *>::iterator WBI = WorkList.begin(),
438                                                       WBE = WorkList.end();
439        WBI != WBE; ++WBI) {
440     BlockChain &SuccChain = *BlockToChain[*WBI];
441     if (&SuccChain == &Chain) {
442       DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*WBI)
443                    << " -> Already merged!\n");
444       continue;
445     }
446     assert(SuccChain.LoopPredecessors == 0 && "Found CFG-violating block");
448     BlockFrequency CandidateFreq = MBFI->getBlockFreq(*WBI);
449     DEBUG(dbgs() << "    " << getBlockName(*WBI) << " -> ";
450                  MBFI->printBlockFreq(dbgs(), CandidateFreq) << " (freq)\n");
451     if (BestBlock && BestFreq >= CandidateFreq)
452       continue;
453     BestBlock = *WBI;
454     BestFreq = CandidateFreq;
455   }
456   return BestBlock;
459 /// \brief Retrieve the first unplaced basic block.
460 ///
461 /// This routine is called when we are unable to use the CFG to walk through
462 /// all of the basic blocks and form a chain due to unnatural loops in the CFG.
463 /// We walk through the function's blocks in order, starting from the
464 /// LastUnplacedBlockIt. We update this iterator on each call to avoid
465 /// re-scanning the entire sequence on repeated calls to this routine.
466 MachineBasicBlock *MachineBlockPlacement::getFirstUnplacedBlock(
467     MachineFunction &F, const BlockChain &PlacedChain,
468     MachineFunction::iterator &PrevUnplacedBlockIt,
469     const BlockFilterSet *BlockFilter) {
470   for (MachineFunction::iterator I = PrevUnplacedBlockIt, E = F.end(); I != E;
471        ++I) {
472     if (BlockFilter && !BlockFilter->count(I))
473       continue;
474     if (BlockToChain[I] != &PlacedChain) {
475       PrevUnplacedBlockIt = I;
476       // Now select the head of the chain to which the unplaced block belongs
477       // as the block to place. This will force the entire chain to be placed,
478       // and satisfies the requirements of merging chains.
479       return *BlockToChain[I]->begin();
480     }
481   }
482   return 0;
485 void MachineBlockPlacement::buildChain(
486     MachineBasicBlock *BB,
487     BlockChain &Chain,
488     SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *> &BlockWorkList,
489     const BlockFilterSet *BlockFilter) {
490   assert(BB);
491   assert(BlockToChain[BB] == &Chain);
492   MachineFunction &F = *BB->getParent();
493   MachineFunction::iterator PrevUnplacedBlockIt = F.begin();
495   MachineBasicBlock *LoopHeaderBB = BB;
496   markChainSuccessors(Chain, LoopHeaderBB, BlockWorkList, BlockFilter);
497   BB = *std::prev(Chain.end());
498   for (;;) {
499     assert(BB);
500     assert(BlockToChain[BB] == &Chain);
501     assert(*std::prev(Chain.end()) == BB);
503     // Look for the best viable successor if there is one to place immediately
504     // after this block.
505     MachineBasicBlock *BestSucc = selectBestSuccessor(BB, Chain, BlockFilter);
507     // If an immediate successor isn't available, look for the best viable
508     // block among those we've identified as not violating the loop's CFG at
509     // this point. This won't be a fallthrough, but it will increase locality.
510     if (!BestSucc)
511       BestSucc = selectBestCandidateBlock(Chain, BlockWorkList, BlockFilter);
513     if (!BestSucc) {
514       BestSucc = getFirstUnplacedBlock(F, Chain, PrevUnplacedBlockIt,
515                                        BlockFilter);
516       if (!BestSucc)
517         break;
519       DEBUG(dbgs() << "Unnatural loop CFG detected, forcibly merging the "
520                       "layout successor until the CFG reduces\n");
521     }
523     // Place this block, updating the datastructures to reflect its placement.
524     BlockChain &SuccChain = *BlockToChain[BestSucc];
525     // Zero out LoopPredecessors for the successor we're about to merge in case
526     // we selected a successor that didn't fit naturally into the CFG.
527     SuccChain.LoopPredecessors = 0;
528     DEBUG(dbgs() << "Merging from " << getBlockNum(BB)
529                  << " to " << getBlockNum(BestSucc) << "\n");
530     markChainSuccessors(SuccChain, LoopHeaderBB, BlockWorkList, BlockFilter);
531     Chain.merge(BestSucc, &SuccChain);
532     BB = *std::prev(Chain.end());
533   }
535   DEBUG(dbgs() << "Finished forming chain for header block "
536                << getBlockNum(*Chain.begin()) << "\n");
539 /// \brief Find the best loop top block for layout.
540 ///
541 /// Look for a block which is strictly better than the loop header for laying
542 /// out at the top of the loop. This looks for one and only one pattern:
543 /// a latch block with no conditional exit. This block will cause a conditional
544 /// jump around it or will be the bottom of the loop if we lay it out in place,
545 /// but if it it doesn't end up at the bottom of the loop for any reason,
546 /// rotation alone won't fix it. Because such a block will always result in an
547 /// unconditional jump (for the backedge) rotating it in front of the loop
548 /// header is always profitable.
549 MachineBasicBlock *
550 MachineBlockPlacement::findBestLoopTop(MachineLoop &L,
551                                        const BlockFilterSet &LoopBlockSet) {
552   // Check that the header hasn't been fused with a preheader block due to
553   // crazy branches. If it has, we need to start with the header at the top to
554   // prevent pulling the preheader into the loop body.
555   BlockChain &HeaderChain = *BlockToChain[L.getHeader()];
556   if (!LoopBlockSet.count(*HeaderChain.begin()))
557     return L.getHeader();
559   DEBUG(dbgs() << "Finding best loop top for: "
560                << getBlockName(L.getHeader()) << "\n");
562   BlockFrequency BestPredFreq;
563   MachineBasicBlock *BestPred = 0;
564   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = L.getHeader()->pred_begin(),
565                                         PE = L.getHeader()->pred_end();
566        PI != PE; ++PI) {
567     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
568     if (!LoopBlockSet.count(Pred))
569       continue;
570     DEBUG(dbgs() << "    header pred: " << getBlockName(Pred) << ", "
571                  << Pred->succ_size() << " successors, ";
572                  MBFI->printBlockFreq(dbgs(), Pred) << " freq\n");
573     if (Pred->succ_size() > 1)
574       continue;
576     BlockFrequency PredFreq = MBFI->getBlockFreq(Pred);
577     if (!BestPred || PredFreq > BestPredFreq ||
578         (!(PredFreq < BestPredFreq) &&
579          Pred->isLayoutSuccessor(L.getHeader()))) {
580       BestPred = Pred;
581       BestPredFreq = PredFreq;
582     }
583   }
585   // If no direct predecessor is fine, just use the loop header.
586   if (!BestPred)
587     return L.getHeader();
589   // Walk backwards through any straight line of predecessors.
590   while (BestPred->pred_size() == 1 &&
591          (*BestPred->pred_begin())->succ_size() == 1 &&
592          *BestPred->pred_begin() != L.getHeader())
593     BestPred = *BestPred->pred_begin();
595   DEBUG(dbgs() << "    final top: " << getBlockName(BestPred) << "\n");
596   return BestPred;
600 /// \brief Find the best loop exiting block for layout.
601 ///
602 /// This routine implements the logic to analyze the loop looking for the best
603 /// block to layout at the top of the loop. Typically this is done to maximize
604 /// fallthrough opportunities.
605 MachineBasicBlock *
606 MachineBlockPlacement::findBestLoopExit(MachineFunction &F,
607                                         MachineLoop &L,
608                                         const BlockFilterSet &LoopBlockSet) {
609   // We don't want to layout the loop linearly in all cases. If the loop header
610   // is just a normal basic block in the loop, we want to look for what block
611   // within the loop is the best one to layout at the top. However, if the loop
612   // header has be pre-merged into a chain due to predecessors not having
613   // analyzable branches, *and* the predecessor it is merged with is *not* part
614   // of the loop, rotating the header into the middle of the loop will create
615   // a non-contiguous range of blocks which is Very Bad. So start with the
616   // header and only rotate if safe.
617   BlockChain &HeaderChain = *BlockToChain[L.getHeader()];
618   if (!LoopBlockSet.count(*HeaderChain.begin()))
619     return 0;
621   BlockFrequency BestExitEdgeFreq;
622   unsigned BestExitLoopDepth = 0;
623   MachineBasicBlock *ExitingBB = 0;
624   // If there are exits to outer loops, loop rotation can severely limit
625   // fallthrough opportunites unless it selects such an exit. Keep a set of
626   // blocks where rotating to exit with that block will reach an outer loop.
627   SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 4> BlocksExitingToOuterLoop;
629   DEBUG(dbgs() << "Finding best loop exit for: "
630                << getBlockName(L.getHeader()) << "\n");
631   for (MachineLoop::block_iterator I = L.block_begin(),
632                                    E = L.block_end();
633        I != E; ++I) {
634     BlockChain &Chain = *BlockToChain[*I];
635     // Ensure that this block is at the end of a chain; otherwise it could be
636     // mid-way through an inner loop or a successor of an analyzable branch.
637     if (*I != *std::prev(Chain.end()))
638       continue;
640     // Now walk the successors. We need to establish whether this has a viable
641     // exiting successor and whether it has a viable non-exiting successor.
642     // We store the old exiting state and restore it if a viable looping
643     // successor isn't found.
644     MachineBasicBlock *OldExitingBB = ExitingBB;
645     BlockFrequency OldBestExitEdgeFreq = BestExitEdgeFreq;
646     bool HasLoopingSucc = false;
647     // FIXME: Due to the performance of the probability and weight routines in
648     // the MBPI analysis, we use the internal weights and manually compute the
649     // probabilities to avoid quadratic behavior.
650     uint32_t WeightScale = 0;
651     uint32_t SumWeight = MBPI->getSumForBlock(*I, WeightScale);
652     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = (*I)->succ_begin(),
653                                           SE = (*I)->succ_end();
654          SI != SE; ++SI) {
655       if ((*SI)->isLandingPad())
656         continue;
657       if (*SI == *I)
658         continue;
659       BlockChain &SuccChain = *BlockToChain[*SI];
660       // Don't split chains, either this chain or the successor's chain.
661       if (&Chain == &SuccChain) {
662         DEBUG(dbgs() << "    exiting: " << getBlockName(*I) << " -> "
663                      << getBlockName(*SI) << " (chain conflict)\n");
664         continue;
665       }
667       uint32_t SuccWeight = MBPI->getEdgeWeight(*I, *SI);
668       if (LoopBlockSet.count(*SI)) {
669         DEBUG(dbgs() << "    looping: " << getBlockName(*I) << " -> "
670                      << getBlockName(*SI) << " (" << SuccWeight << ")\n");
671         HasLoopingSucc = true;
672         continue;
673       }
675       unsigned SuccLoopDepth = 0;
676       if (MachineLoop *ExitLoop = MLI->getLoopFor(*SI)) {
677         SuccLoopDepth = ExitLoop->getLoopDepth();
678         if (ExitLoop->contains(&L))
679           BlocksExitingToOuterLoop.insert(*I);
680       }
682       BranchProbability SuccProb(SuccWeight / WeightScale, SumWeight);
683       BlockFrequency ExitEdgeFreq = MBFI->getBlockFreq(*I) * SuccProb;
684       DEBUG(dbgs() << "    exiting: " << getBlockName(*I) << " -> "
685                    << getBlockName(*SI) << " [L:" << SuccLoopDepth
686                    << "] (";
687                    MBFI->printBlockFreq(dbgs(), ExitEdgeFreq) << ")\n");
688       // Note that we bias this toward an existing layout successor to retain
689       // incoming order in the absence of better information. The exit must have
690       // a frequency higher than the current exit before we consider breaking
691       // the layout.
692       BranchProbability Bias(100 - ExitBlockBias, 100);
693       if (!ExitingBB || BestExitLoopDepth < SuccLoopDepth ||
694           ExitEdgeFreq > BestExitEdgeFreq ||
695           ((*I)->isLayoutSuccessor(*SI) &&
696            !(ExitEdgeFreq < BestExitEdgeFreq * Bias))) {
697         BestExitEdgeFreq = ExitEdgeFreq;
698         ExitingBB = *I;
699       }
700     }
702     // Restore the old exiting state, no viable looping successor was found.
703     if (!HasLoopingSucc) {
704       ExitingBB = OldExitingBB;
705       BestExitEdgeFreq = OldBestExitEdgeFreq;
706       continue;
707     }
708   }
709   // Without a candidate exiting block or with only a single block in the
710   // loop, just use the loop header to layout the loop.
711   if (!ExitingBB || L.getNumBlocks() == 1)
712     return 0;
714   // Also, if we have exit blocks which lead to outer loops but didn't select
715   // one of them as the exiting block we are rotating toward, disable loop
716   // rotation altogether.
717   if (!BlocksExitingToOuterLoop.empty() &&
718       !BlocksExitingToOuterLoop.count(ExitingBB))
719     return 0;
721   DEBUG(dbgs() << "  Best exiting block: " << getBlockName(ExitingBB) << "\n");
722   return ExitingBB;
725 /// \brief Attempt to rotate an exiting block to the bottom of the loop.
726 ///
727 /// Once we have built a chain, try to rotate it to line up the hot exit block
728 /// with fallthrough out of the loop if doing so doesn't introduce unnecessary
729 /// branches. For example, if the loop has fallthrough into its header and out
730 /// of its bottom already, don't rotate it.
731 void MachineBlockPlacement::rotateLoop(BlockChain &LoopChain,
732                                        MachineBasicBlock *ExitingBB,
733                                        const BlockFilterSet &LoopBlockSet) {
734   if (!ExitingBB)
735     return;
737   MachineBasicBlock *Top = *LoopChain.begin();
738   bool ViableTopFallthrough = false;
739   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = Top->pred_begin(),
740                                         PE = Top->pred_end();
741        PI != PE; ++PI) {
742     BlockChain *PredChain = BlockToChain[*PI];
743     if (!LoopBlockSet.count(*PI) &&
744         (!PredChain || *PI == *std::prev(PredChain->end()))) {
745       ViableTopFallthrough = true;
746       break;
747     }
748   }
750   // If the header has viable fallthrough, check whether the current loop
751   // bottom is a viable exiting block. If so, bail out as rotating will
752   // introduce an unnecessary branch.
753   if (ViableTopFallthrough) {
754     MachineBasicBlock *Bottom = *std::prev(LoopChain.end());
755     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = Bottom->succ_begin(),
756                                           SE = Bottom->succ_end();
757          SI != SE; ++SI) {
758       BlockChain *SuccChain = BlockToChain[*SI];
759       if (!LoopBlockSet.count(*SI) &&
760           (!SuccChain || *SI == *SuccChain->begin()))
761         return;
762     }
763   }
765   BlockChain::iterator ExitIt = std::find(LoopChain.begin(), LoopChain.end(),
766                                           ExitingBB);
767   if (ExitIt == LoopChain.end())
768     return;
770   std::rotate(LoopChain.begin(), std::next(ExitIt), LoopChain.end());
773 /// \brief Forms basic block chains from the natural loop structures.
774 ///
775 /// These chains are designed to preserve the existing *structure* of the code
776 /// as much as possible. We can then stitch the chains together in a way which
777 /// both preserves the topological structure and minimizes taken conditional
778 /// branches.
779 void MachineBlockPlacement::buildLoopChains(MachineFunction &F,
780                                             MachineLoop &L) {
781   // First recurse through any nested loops, building chains for those inner
782   // loops.
783   for (MachineLoop::iterator LI = L.begin(), LE = L.end(); LI != LE; ++LI)
784     buildLoopChains(F, **LI);
786   SmallVector<MachineBasicBlock *, 16> BlockWorkList;
787   BlockFilterSet LoopBlockSet(L.block_begin(), L.block_end());
789   // First check to see if there is an obviously preferable top block for the
790   // loop. This will default to the header, but may end up as one of the
791   // predecessors to the header if there is one which will result in strictly
792   // fewer branches in the loop body.
793   MachineBasicBlock *LoopTop = findBestLoopTop(L, LoopBlockSet);
795   // If we selected just the header for the loop top, look for a potentially
796   // profitable exit block in the event that rotating the loop can eliminate
797   // branches by placing an exit edge at the bottom.
798   MachineBasicBlock *ExitingBB = 0;
799   if (LoopTop == L.getHeader())
800     ExitingBB = findBestLoopExit(F, L, LoopBlockSet);
802   BlockChain &LoopChain = *BlockToChain[LoopTop];
804   // FIXME: This is a really lame way of walking the chains in the loop: we
805   // walk the blocks, and use a set to prevent visiting a particular chain
806   // twice.
807   SmallPtrSet<BlockChain *, 4> UpdatedPreds;
808   assert(LoopChain.LoopPredecessors == 0);
809   UpdatedPreds.insert(&LoopChain);
810   for (MachineLoop::block_iterator BI = L.block_begin(),
811                                    BE = L.block_end();
812        BI != BE; ++BI) {
813     BlockChain &Chain = *BlockToChain[*BI];
814     if (!UpdatedPreds.insert(&Chain))
815       continue;
817     assert(Chain.LoopPredecessors == 0);
818     for (BlockChain::iterator BCI = Chain.begin(), BCE = Chain.end();
819          BCI != BCE; ++BCI) {
820       assert(BlockToChain[*BCI] == &Chain);
821       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = (*BCI)->pred_begin(),
822                                             PE = (*BCI)->pred_end();
823            PI != PE; ++PI) {
824         if (BlockToChain[*PI] == &Chain || !LoopBlockSet.count(*PI))
825           continue;
826         ++Chain.LoopPredecessors;
827       }
828     }
830     if (Chain.LoopPredecessors == 0)
831       BlockWorkList.push_back(*Chain.begin());
832   }
834   buildChain(LoopTop, LoopChain, BlockWorkList, &LoopBlockSet);
835   rotateLoop(LoopChain, ExitingBB, LoopBlockSet);
837   DEBUG({
838     // Crash at the end so we get all of the debugging output first.
839     bool BadLoop = false;
840     if (LoopChain.LoopPredecessors) {
841       BadLoop = true;
842       dbgs() << "Loop chain contains a block without its preds placed!\n"
843              << "  Loop header:  " << getBlockName(*L.block_begin()) << "\n"
844              << "  Chain header: " << getBlockName(*LoopChain.begin()) << "\n";
845     }
846     for (BlockChain::iterator BCI = LoopChain.begin(), BCE = LoopChain.end();
847          BCI != BCE; ++BCI) {
848       dbgs() << "          ... " << getBlockName(*BCI) << "\n";
849       if (!LoopBlockSet.erase(*BCI)) {
850         // We don't mark the loop as bad here because there are real situations
851         // where this can occur. For example, with an unanalyzable fallthrough
852         // from a loop block to a non-loop block or vice versa.
853         dbgs() << "Loop chain contains a block not contained by the loop!\n"
854                << "  Loop header:  " << getBlockName(*L.block_begin()) << "\n"
855                << "  Chain header: " << getBlockName(*LoopChain.begin()) << "\n"
856                << "  Bad block:    " << getBlockName(*BCI) << "\n";
857       }
858     }
860     if (!LoopBlockSet.empty()) {
861       BadLoop = true;
862       for (BlockFilterSet::iterator LBI = LoopBlockSet.begin(),
863                                     LBE = LoopBlockSet.end();
864            LBI != LBE; ++LBI)
865         dbgs() << "Loop contains blocks never placed into a chain!\n"
866                << "  Loop header:  " << getBlockName(*L.block_begin()) << "\n"
867                << "  Chain header: " << getBlockName(*LoopChain.begin()) << "\n"
868                << "  Bad block:    " << getBlockName(*LBI) << "\n";
869     }
870     assert(!BadLoop && "Detected problems with the placement of this loop.");
871   });
874 void MachineBlockPlacement::buildCFGChains(MachineFunction &F) {
875   // Ensure that every BB in the function has an associated chain to simplify
876   // the assumptions of the remaining algorithm.
877   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond; // For AnalyzeBranch.
878   for (MachineFunction::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
879     MachineBasicBlock *BB = FI;
880     BlockChain *Chain
881       = new (ChainAllocator.Allocate()) BlockChain(BlockToChain, BB);
882     // Also, merge any blocks which we cannot reason about and must preserve
883     // the exact fallthrough behavior for.
884     for (;;) {
885       Cond.clear();
886       MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0; // For AnalyzeBranch.
887       if (!TII->AnalyzeBranch(*BB, TBB, FBB, Cond) || !FI->canFallThrough())
888         break;
890       MachineFunction::iterator NextFI(std::next(FI));
891       MachineBasicBlock *NextBB = NextFI;
892       // Ensure that the layout successor is a viable block, as we know that
893       // fallthrough is a possibility.
894       assert(NextFI != FE && "Can't fallthrough past the last block.");
895       DEBUG(dbgs() << "Pre-merging due to unanalyzable fallthrough: "
896                    << getBlockName(BB) << " -> " << getBlockName(NextBB)
897                    << "\n");
898       Chain->merge(NextBB, 0);
899       FI = NextFI;
900       BB = NextBB;
901     }
902   }
904   // Build any loop-based chains.
905   for (MachineLoopInfo::iterator LI = MLI->begin(), LE = MLI->end(); LI != LE;
906        ++LI)
907     buildLoopChains(F, **LI);
909   SmallVector<MachineBasicBlock *, 16> BlockWorkList;
911   SmallPtrSet<BlockChain *, 4> UpdatedPreds;
912   for (MachineFunction::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
913     MachineBasicBlock *BB = &*FI;
914     BlockChain &Chain = *BlockToChain[BB];
915     if (!UpdatedPreds.insert(&Chain))
916       continue;
918     assert(Chain.LoopPredecessors == 0);
919     for (BlockChain::iterator BCI = Chain.begin(), BCE = Chain.end();
920          BCI != BCE; ++BCI) {
921       assert(BlockToChain[*BCI] == &Chain);
922       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = (*BCI)->pred_begin(),
923                                             PE = (*BCI)->pred_end();
924            PI != PE; ++PI) {
925         if (BlockToChain[*PI] == &Chain)
926           continue;
927         ++Chain.LoopPredecessors;
928       }
929     }
931     if (Chain.LoopPredecessors == 0)
932       BlockWorkList.push_back(*Chain.begin());
933   }
935   BlockChain &FunctionChain = *BlockToChain[&F.front()];
936   buildChain(&F.front(), FunctionChain, BlockWorkList);
938 #ifndef NDEBUG
939   typedef SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 16> FunctionBlockSetType;
940 #endif
941   DEBUG({
942     // Crash at the end so we get all of the debugging output first.
943     bool BadFunc = false;
944     FunctionBlockSetType FunctionBlockSet;
945     for (MachineFunction::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
946       FunctionBlockSet.insert(FI);
948     for (BlockChain::iterator BCI = FunctionChain.begin(),
949                               BCE = FunctionChain.end();
950          BCI != BCE; ++BCI)
951       if (!FunctionBlockSet.erase(*BCI)) {
952         BadFunc = true;
953         dbgs() << "Function chain contains a block not in the function!\n"
954                << "  Bad block:    " << getBlockName(*BCI) << "\n";
955       }
957     if (!FunctionBlockSet.empty()) {
958       BadFunc = true;
959       for (FunctionBlockSetType::iterator FBI = FunctionBlockSet.begin(),
960                                           FBE = FunctionBlockSet.end();
961            FBI != FBE; ++FBI)
962         dbgs() << "Function contains blocks never placed into a chain!\n"
963                << "  Bad block:    " << getBlockName(*FBI) << "\n";
964     }
965     assert(!BadFunc && "Detected problems with the block placement.");
966   });
968   // Splice the blocks into place.
969   MachineFunction::iterator InsertPos = F.begin();
970   for (BlockChain::iterator BI = FunctionChain.begin(),
971                             BE = FunctionChain.end();
972        BI != BE; ++BI) {
973     DEBUG(dbgs() << (BI == FunctionChain.begin() ? "Placing chain "
974                                                   : "          ... ")
975           << getBlockName(*BI) << "\n");
976     if (InsertPos != MachineFunction::iterator(*BI))
977       F.splice(InsertPos, *BI);
978     else
979       ++InsertPos;
981     // Update the terminator of the previous block.
982     if (BI == FunctionChain.begin())
983       continue;
984     MachineBasicBlock *PrevBB = std::prev(MachineFunction::iterator(*BI));
986     // FIXME: It would be awesome of updateTerminator would just return rather
987     // than assert when the branch cannot be analyzed in order to remove this
988     // boiler plate.
989     Cond.clear();
990     MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0; // For AnalyzeBranch.
991     if (!TII->AnalyzeBranch(*PrevBB, TBB, FBB, Cond)) {
992       // The "PrevBB" is not yet updated to reflect current code layout, so,
993       //   o. it may fall-through to a block without explict "goto" instruction
994       //      before layout, and no longer fall-through it after layout; or 
995       //   o. just opposite.
996       // 
997       // AnalyzeBranch() may return erroneous value for FBB when these two
998       // situations take place. For the first scenario FBB is mistakenly set
999       // NULL; for the 2nd scenario, the FBB, which is expected to be NULL,
1000       // is mistakenly pointing to "*BI".
1001       //
1002       bool needUpdateBr = true;
1003       if (!Cond.empty() && (!FBB || FBB == *BI)) {
1004         PrevBB->updateTerminator();
1005         needUpdateBr = false;
1006         Cond.clear();
1007         TBB = FBB = 0;
1008         if (TII->AnalyzeBranch(*PrevBB, TBB, FBB, Cond)) {
1009           // FIXME: This should never take place.
1010           TBB = FBB = 0;
1011         }
1012       }
1014       // If PrevBB has a two-way branch, try to re-order the branches
1015       // such that we branch to the successor with higher weight first.
1016       if (TBB && !Cond.empty() && FBB &&
1017           MBPI->getEdgeWeight(PrevBB, FBB) > MBPI->getEdgeWeight(PrevBB, TBB) &&
1018           !TII->ReverseBranchCondition(Cond)) {
1019         DEBUG(dbgs() << "Reverse order of the two branches: "
1020                      << getBlockName(PrevBB) << "\n");
1021         DEBUG(dbgs() << "    Edge weight: " << MBPI->getEdgeWeight(PrevBB, FBB)
1022                      << " vs " << MBPI->getEdgeWeight(PrevBB, TBB) << "\n");
1023         DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
1024         TII->RemoveBranch(*PrevBB);
1025         TII->InsertBranch(*PrevBB, FBB, TBB, Cond, dl);
1026         needUpdateBr = true;
1027       }
1028       if (needUpdateBr)
1029         PrevBB->updateTerminator();
1030     }
1031   }
1033   // Fixup the last block.
1034   Cond.clear();
1035   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0; // For AnalyzeBranch.
1036   if (!TII->AnalyzeBranch(F.back(), TBB, FBB, Cond))
1037     F.back().updateTerminator();
1039   // Walk through the backedges of the function now that we have fully laid out
1040   // the basic blocks and align the destination of each backedge. We don't rely
1041   // exclusively on the loop info here so that we can align backedges in
1042   // unnatural CFGs and backedges that were introduced purely because of the
1043   // loop rotations done during this layout pass.
1044   if (F.getFunction()->getAttributes().
1045         hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::OptimizeForSize))
1046     return;
1047   unsigned Align = TLI->getPrefLoopAlignment();
1048   if (!Align)
1049     return;  // Don't care about loop alignment.
1050   if (FunctionChain.begin() == FunctionChain.end())
1051     return;  // Empty chain.
1053   const BranchProbability ColdProb(1, 5); // 20%
1054   BlockFrequency EntryFreq = MBFI->getBlockFreq(F.begin());
1055   BlockFrequency WeightedEntryFreq = EntryFreq * ColdProb;
1056   for (BlockChain::iterator BI = std::next(FunctionChain.begin()),
1057                             BE = FunctionChain.end();
1058        BI != BE; ++BI) {
1059     // Don't align non-looping basic blocks. These are unlikely to execute
1060     // enough times to matter in practice. Note that we'll still handle
1061     // unnatural CFGs inside of a natural outer loop (the common case) and
1062     // rotated loops.
1063     MachineLoop *L = MLI->getLoopFor(*BI);
1064     if (!L)
1065       continue;
1067     // If the block is cold relative to the function entry don't waste space
1068     // aligning it.
1069     BlockFrequency Freq = MBFI->getBlockFreq(*BI);
1070     if (Freq < WeightedEntryFreq)
1071       continue;
1073     // If the block is cold relative to its loop header, don't align it
1074     // regardless of what edges into the block exist.
1075     MachineBasicBlock *LoopHeader = L->getHeader();
1076     BlockFrequency LoopHeaderFreq = MBFI->getBlockFreq(LoopHeader);
1077     if (Freq < (LoopHeaderFreq * ColdProb))
1078       continue;
1080     // Check for the existence of a non-layout predecessor which would benefit
1081     // from aligning this block.
1082     MachineBasicBlock *LayoutPred = *std::prev(BI);
1084     // Force alignment if all the predecessors are jumps. We already checked
1085     // that the block isn't cold above.
1086     if (!LayoutPred->isSuccessor(*BI)) {
1087       (*BI)->setAlignment(Align);
1088       continue;
1089     }
1091     // Align this block if the layout predecessor's edge into this block is
1092     // cold relative to the block. When this is true, other predecessors make up
1093     // all of the hot entries into the block and thus alignment is likely to be
1094     // important.
1095     BranchProbability LayoutProb = MBPI->getEdgeProbability(LayoutPred, *BI);
1096     BlockFrequency LayoutEdgeFreq = MBFI->getBlockFreq(LayoutPred) * LayoutProb;
1097     if (LayoutEdgeFreq <= (Freq * ColdProb))
1098       (*BI)->setAlignment(Align);
1099   }
1102 bool MachineBlockPlacement::runOnMachineFunction(MachineFunction &F) {
1103   // Check for single-block functions and skip them.
1104   if (std::next(F.begin()) == F.end())
1105     return false;
1107   if (skipOptnoneFunction(*F.getFunction()))
1108     return false;
1110   MBPI = &getAnalysis<MachineBranchProbabilityInfo>();
1111   MBFI = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
1112   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1113   TII = F.getTarget().getInstrInfo();
1114   TLI = F.getTarget().getTargetLowering();
1115   assert(BlockToChain.empty());
1117   buildCFGChains(F);
1119   BlockToChain.clear();
1120   ChainAllocator.DestroyAll();
1122   if (AlignAllBlock)
1123     // Align all of the blocks in the function to a specific alignment.
1124     for (MachineFunction::iterator FI = F.begin(), FE = F.end();
1125          FI != FE; ++FI)
1126       FI->setAlignment(AlignAllBlock);
1128   // We always return true as we have no way to track whether the final order
1129   // differs from the original order.
1130   return true;
1133 namespace {
1134 /// \brief A pass to compute block placement statistics.
1135 ///
1136 /// A separate pass to compute interesting statistics for evaluating block
1137 /// placement. This is separate from the actual placement pass so that they can
1138 /// be computed in the absence of any placement transformations or when using
1139 /// alternative placement strategies.
1140 class MachineBlockPlacementStats : public MachineFunctionPass {
1141   /// \brief A handle to the branch probability pass.
1142   const MachineBranchProbabilityInfo *MBPI;
1144   /// \brief A handle to the function-wide block frequency pass.
1145   const MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
1147 public:
1148   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
1149   MachineBlockPlacementStats() : MachineFunctionPass(ID) {
1150     initializeMachineBlockPlacementStatsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1151   }
1153   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &F) override;
1155   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
1156     AU.addRequired<MachineBranchProbabilityInfo>();
1157     AU.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
1158     AU.setPreservesAll();
1159     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
1160   }
1161 };
1164 char MachineBlockPlacementStats::ID = 0;
1165 char &llvm::MachineBlockPlacementStatsID = MachineBlockPlacementStats::ID;
1166 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineBlockPlacementStats, "block-placement-stats",
1167                       "Basic Block Placement Stats", false, false)
1168 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBranchProbabilityInfo)
1169 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBlockFrequencyInfo)
1170 INITIALIZE_PASS_END(MachineBlockPlacementStats, "block-placement-stats",
1171                     "Basic Block Placement Stats", false, false)
1173 bool MachineBlockPlacementStats::runOnMachineFunction(MachineFunction &F) {
1174   // Check for single-block functions and skip them.
1175   if (std::next(F.begin()) == F.end())
1176     return false;
1178   MBPI = &getAnalysis<MachineBranchProbabilityInfo>();
1179   MBFI = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
1181   for (MachineFunction::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
1182     BlockFrequency BlockFreq = MBFI->getBlockFreq(I);
1183     Statistic &NumBranches = (I->succ_size() > 1) ? NumCondBranches
1184                                                   : NumUncondBranches;
1185     Statistic &BranchTakenFreq = (I->succ_size() > 1) ? CondBranchTakenFreq
1186                                                       : UncondBranchTakenFreq;
1187     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = I->succ_begin(),
1188                                           SE = I->succ_end();
1189          SI != SE; ++SI) {
1190       // Skip if this successor is a fallthrough.
1191       if (I->isLayoutSuccessor(*SI))
1192         continue;
1194       BlockFrequency EdgeFreq = BlockFreq * MBPI->getEdgeProbability(I, *SI);
1195       ++NumBranches;
1196       BranchTakenFreq += EdgeFreq.getFrequency();
1197     }
1198   }
1200   return false;